C語(yǔ)言的精髓——指針詳解

　　朱有鵬

　　1.2、指針變量的類型作用

　　對(duì)于普通變量的來(lái)說(shuō)，其類型的作用主要有這么幾個(gè)方面：

　　（1）程序員寫代碼時(shí)識(shí)別用：不涉及強(qiáng)制轉(zhuǎn)換時(shí)，知道該變量中應(yīng)該存放什么類型的數(shù)值。

　　（2）空間大小的說(shuō)明：比如int為4個(gè)字節(jié)空間

　　（3）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)說(shuō)明：float和int雖然空間大小都是4字節(jié)，但是其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)完全不同

　　對(duì)于指針變量來(lái)說(shuō)，其類型的作用與上面基本一致，只是其類型是由普通類型+*構(gòu)成，*個(gè)數(shù)表明了指針變量的級(jí)數(shù)，指針變量用來(lái)存放地址。當(dāng)不涉及強(qiáng)制轉(zhuǎn)換時(shí)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

　　某類型一級(jí)指針變量 = 該類型一級(jí)地址

　　某類型二級(jí)指針變量 = &（該類型一級(jí)指針變量）

　　n+1級(jí)指針變量 = &（n級(jí)指針變量）

　　所有普通變量的地址都是一級(jí)地址，所有一級(jí)指針變量的地址都是二級(jí)地址，類推n級(jí)指針變量的地址就是n+1級(jí)地址，但是我們這里必須強(qiáng)調(diào)一下，使用指針的目的就是為了更加方便的訪問(wèn)空間，但是如果級(jí)數(shù)超過(guò)3級(jí)以上，實(shí)際上不但降低了程序的可讀性，也會(huì)降低對(duì)空間的訪問(wèn)速度，所以過(guò)高級(jí)數(shù)的指針變量沒(méi)有太大的意義。

　　Int *p = &a；

　　p中只存放了a首字節(jié)地址，但是int說(shuō)明了*p希望訪問(wèn)的空間有4個(gè)字節(jié)，所以從p所指a的第一個(gè)字節(jié)向后數(shù)3個(gè)字節(jié)空間，一共4個(gè)字節(jié)空間才是*p的實(shí)際希望訪問(wèn)到的完整空間。

　　1.3、為什么需要指針

　　不管多么高大上的程序，最終都是運(yùn)行在硬件上的，所有對(duì)于硬件的設(shè)置和訪問(wèn)，全部都是通過(guò)對(duì)內(nèi)存操作實(shí)現(xiàn)的，廣義上的內(nèi)存可以包括，寄存器、緩存、常說(shuō)的內(nèi)存等，這些內(nèi)存空間都是由一個(gè)個(gè)的字節(jié)構(gòu)成的，每個(gè)字節(jié)都有地址，對(duì)于這些空間的訪問(wèn)，大多都是通過(guò)地址實(shí)現(xiàn)的。

　　如果就站在c自身的角度，也可以看到指針的好處，舉個(gè)例子的話，比如fun1函數(shù)有一個(gè)自動(dòng)局部變量a，他的作用域被局限在了fun1函數(shù)內(nèi)部，fun2函數(shù)是無(wú)法訪問(wèn)的，如果fun2想要訪問(wèn)fun1中a的話，我們可以將a的地址傳遞給fun2函數(shù)，當(dāng)然前提是fun1的a沒(méi)有被自動(dòng)釋放。

　　對(duì)于c語(yǔ)言有了解的都知道，函數(shù)也是有作用域的，跨文件的作用域又稱為鏈接域，為了防止本文件的函數(shù)（比如名叫fun的函數(shù)）不被其它文件的同名函數(shù)干擾，同時(shí)也希望不去干擾別人，我們往往會(huì)在fun函數(shù)的前面加一個(gè)static標(biāo)志，將其作用域固定為本文件，其它文件通過(guò)fun函數(shù)名是無(wú)法訪問(wèn)的。但是如果其它文件的function函數(shù)，又確實(shí)希望訪問(wèn)這個(gè)函數(shù)時(shí)，怎么辦呢？我們只需要將fun函數(shù)的地址傳遞給function函數(shù)，就可以跨文件訪問(wèn)fun函數(shù)，并且不會(huì)受到static的影響。

　　所以在c語(yǔ)言中，地址還是擴(kuò)大變量或者函數(shù)作用范圍的有效手段，當(dāng)然指針好處很多，這里不再贅述。

　　1.4、高級(jí)語(yǔ)言如java、c#的指針到哪里去了

　　C++就不說(shuō)了，里面保留了指針的使用，初學(xué)java，c#等高級(jí)語(yǔ)言的同學(xué)，都會(huì)因?yàn)槔锩鏇](méi)有指針而困惑，甚至在想，難道這些高級(jí)語(yǔ)言就不需要訪問(wèn)內(nèi)存空間了嗎？凡是有過(guò)java異常處理的同學(xué)，都會(huì)發(fā)現(xiàn)java中有一種空指針異常，大多是因?yàn)槲覀兪褂昧藳](méi)有實(shí)例化的對(duì)象名導(dǎo)致的，因?yàn)闆](méi)有實(shí)例化就沒(méi)有分配內(nèi)存空間。

　　既然有空指針異常，就證明java是使用了指針的，只是全部都由類的底層封裝好了，不需要我們關(guān)心，目的就是為了省去指針這一難點(diǎn)，使得java簡(jiǎn)單實(shí)用，但是由于不能直接操作指針，面對(duì)頻繁使用指針的底層開(kāi)發(fā)而言，java和c#多少會(huì)顯得有心無(wú)力。

　　1.5、指針使用值三部曲

　　（1）定義（聲明）

　　例： int *p=NULL; //初始化一下，防止野指針

　　（2）關(guān)聯(lián)

　　例： int a= 10；

　　p = &a；//a空間的首地址給了p，所以p里面的地址常量指向了a空間，因此簡(jiǎn)稱p-》a空間

　　（3）引用

　　（a）讀空間：讀值操作，前提是里面存有數(shù)據(jù)才行

　　例：int b = *p；//等價(jià)于 b = a；

　　（b）寫空間：向空間寫入新的值

　　例： int *p = 30；//等價(jià)于a = 30；

　　2、指針涉及到的一些符號(hào)的理解

　　2.1、*的理解

　　在c語(yǔ)言中，*的用途有兩個(gè)，一個(gè)是用于表示乘號(hào)，第二個(gè)與指針有關(guān)，雖然這兩種用途用都會(huì)用到*，但這兩者沒(méi)有任何關(guān)系。*在指針中的用途主要有兩個(gè)方面，第一種是用在指針定義的時(shí)候，與前面的類型結(jié)合，用于表示被定義指針變量的類型，*個(gè)數(shù)表明了定義的指針變量的級(jí)數(shù)，例如：

　　int *p；int* p;

　　*靠前靠后都沒(méi)關(guān)系，這時(shí)的*與p是兩個(gè)不同的東西，星號(hào)表明p是一個(gè)一級(jí)指針變量，用于存放一個(gè)一級(jí)地址。但是需要注意下面的情況：

　　int *p1，*p2；//p1和p2都是int型的一級(jí)指針變量。

　　int *p1，p2；//p1是int型的一級(jí)指針變量，p2只是一個(gè)普通的int型變量。

　　第二種就是解引用，解引用時(shí)，*p表示的就是p所指向的空間，這時(shí)的*也稱為取空間操作，找到p所指向的空間，必須強(qiáng)調(diào)的是，這時(shí)的*p是一個(gè)整體，不能割裂來(lái)看，比如：

　　int *p = &a；

　　*p = 10；//等價(jià)于a=10；但是寫成* p = 10；就不對(duì)了

　　*作為解引用時(shí)（也就是取空間操作時(shí)），得到p所指向的空間后，我們的用途有兩種，一個(gè)是讀空間內(nèi)容，還 有就是向空間寫入新的內(nèi)容。

　　2.2、取地址符&的理解

　　取地址符使用時(shí)，直接寫在變量名稱的前面，然后&和變量一起構(gòu)成了一個(gè)新的符號(hào)，表示變量空間的首地址，準(zhǔn)確講是變量的首字節(jié)地址。比如int a；int *p = &a；這里必須注意，&a是一個(gè)完整的不可分割的整體，之所以用這種方式來(lái)表示空間的地址，是因?yàn)槲覀儧](méi)有辦法直接得到變量a的地址，只能是使用&a來(lái)表示，當(dāng)編譯時(shí)會(huì)將&a變成a空間的地址賦值給p；

　　2.3、指針變量的初始化和指針變量賦值之間的區(qū)別

　　首先必須強(qiáng)調(diào)，指針變量的初始化與普通變量的初始化沒(méi)有任何區(qū)別，只是指針變量里面的存放的是一個(gè)特殊的值“地址”，這個(gè)值具有指向作用，可以用來(lái)訪問(wèn)它所指向的空間，如果你刨去它地址的含義，實(shí)際上變量中存放的不過(guò)就是一個(gè)普通值。

　　（1）指針變量的初始化

　　Int a=10；

　　Int *p=&a；

　　此時(shí)的*，只是說(shuō)明p是一個(gè)一級(jí)指針變量，不能把這時(shí)的*當(dāng)成了解引用。

　　（2）指針變量的賦值

　　Int a=10；

　　Int *p=NULL；

　　p=&a；//將a空間地址的賦值給p

　　不少同學(xué)可能一直覺(jué)得p=&a，應(yīng)該寫成*p=&a；這是錯(cuò)誤的理解，這時(shí)的*是取空間操作，如果寫成*p=&a，就表示將a的空間地址存放到p所指向的空間，p所指向的空間其實(shí)就是a，*p=&a的等價(jià)寫法就是a=&a；相當(dāng)于把地址給了a自己，顯然是不對(duì)的。

　　（3）初始化和賦值注意點(diǎn)

　　從形式上看，我們已經(jīng)知道了初始化和賦值的區(qū)別，同時(shí)要知道初始化只能有一次，但是賦值可以有多次。

　　2.4、左值與右值

　　（1）什么是左值和右值

　　比如：int a=10；等式的左邊稱為左值，右邊稱為右值。

　　（2）左值

　　在c語(yǔ)言中，左值指的都是變量空間。對(duì)左值執(zhí)行的操作都是寫空間操作。

　　（3）右值

　　在c中，右值有兩種形態(tài)，一種是直接寫一個(gè)數(shù)值，比如int a=10；就是典型的這種情況。那么另外的一種情況就是，右值可能也是一個(gè)變量，比如int b=10； int a=b；這個(gè)時(shí)候右值就是一個(gè)變量。當(dāng)變量作為左值是，對(duì)變量實(shí)現(xiàn)的是寫操作，如果變量作為右值時(shí)，對(duì)變量實(shí)現(xiàn)的是讀操作，讀出后賦給右值，這一點(diǎn)要了解。

　　2.5、定義指針后，需要會(huì)關(guān)心的一些內(nèi)容

　　（1）例子1

　　Int a =10；

　　Int *p=&a；

　　合理我們必須了解與指針變量p相關(guān)的一些內(nèi)容。

　　p：表示int*型的一級(jí)指針變量空間，里面存放的是變量a的地址。

　　*p：表示p所指向的空間，指的就是a的空間，只不過(guò)是通過(guò)地址找到的。

　　&p：表示指針變量p自己的空間地址，它需要是int **的二級(jí)指針變量來(lái)存放。

　　思考一下，**p=20可不可以？

　　回答：不可以，**p改寫成等價(jià)形式*（*p），里面的*p等價(jià)于a，最后變成了*a，由于a的值等于10，*a就是*10，引用地址10所指向的空間，顯然10這個(gè)地址指向的空間是不存在的，所以錯(cuò)誤。

　　（2）例子2：

　　Int a =10；

　　Int *p=&a；

　　Int **p1=&p；

　　對(duì)于指針變量p，需要關(guān)心p、*p、&p，但是在上例中已經(jīng)描述過(guò)了，不再贅述。

　　對(duì)于指針變量p1來(lái)說(shuō)，需要如下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

　　p1：一個(gè)int **型的二級(jí)指針變量空間，用于存放一個(gè)二級(jí)地址，恰好*p的地址就是二級(jí)地址。

　　*p1：引用取空間操作，找到p1所指向的空間，指的就是p的空間。

　　**p1：將其中的*p1替換成為p，**p1就變成了*p，指的就是a的空間。

　　&p1：指的是二級(jí)指針變量p1的空間地址，是一個(gè)三級(jí)地址。

　　只要大家理解前面的例子1和例子2，對(duì)于三級(jí)指針的情況，道理是類似的，但是我們前面就說(shuō)過(guò)，構(gòu)建三級(jí)以上的指針實(shí)際上沒(méi)有太大的意義，除了某些極少數(shù)的情況外，并不會(huì)為我們的程序帶來(lái)多少好處。

　　思考一下：***p1可不可以？

　　答：不可以，根據(jù)取空間操作，***p1最終變成了*10，顯然也是錯(cuò)誤的。

　　（3）多級(jí)指針鏈斷線的問(wèn)題

　　Int a =10；

　　Int *p；

　　Int **p1=&p；

　　Int b=**p1；

　　**p1，原是想通過(guò)**p1訪問(wèn)到a的空間，將a空間的內(nèi)容賦給b，但是這里是不對(duì)的，因?yàn)橹虚g的指針變量p并沒(méi)有指向a，指針鏈斷線了，所以我們?cè)谑褂枚嗉?jí)指針的時(shí)候，必須注意構(gòu)建的指針鏈?zhǔn)欠裢暾．?dāng)然這里因?yàn)槭侵苯訉懙谋容^好理解，如果多級(jí)指針鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)傳參的方式來(lái)構(gòu)建的話，很容易出現(xiàn)斷鏈的情況，造成的影響就是，要么訪問(wèn)到是空指針，要么訪問(wèn)到了不該訪問(wèn)的地方，導(dǎo)致嚴(yán)重錯(cuò)誤。