2011年（455）
分类： C/C++
2011-04-20 22:51:10
前言:复杂类型说明
要了解指针,多多少少会出现一些比较复杂的类型,所以我先介绍
一下如何完全理解一个复杂类型,要理解复杂类型其实很简单,一
个类型里会出现很多运算符,他们也像普通的表达式一样,有优先
级,其优先级和运算优先级一样,所以我总结了一下其原则:
从变量名处起,根据运算符优先级结合,一步一步分析.
下面让我们先从简单的类型开始慢慢分析吧:
int p; //这是一个普通的整型变量
int *p; //首先从P处开始,先与*结合,所以说明P是一
//个指针,然后再与int结合,说明指针所指向
//的内容的类型为int型.所以P是一个返回整
//型数据的指针
int p[3]; //首先从P处开始,先与[]结合,说明P是一个数
//组,然后与int结合,说明数组里的元素是整
//型的,所以P是一个由整型数据组成的数组
int *p[3]; //首先从P处开始,先与[]结合,因为其优先级
//比*高,所以P是一个数组,然后再与*结合,说明
//数组里的元素是指针类型,然后再与int结合,
//说明指针所指向的内容的类型是整型的,所以
//P是一个由返回整型数据的指针所组成的数组
int (*p)[3];//首先从P处开始,先与*结合,说明P是一个指针
//然后再与[]结合(与"()"这步可以忽略,只是为
//了改变优先级),说明指针所指向的内容是一个
//数组,然后再与int结合,说明数组里的元素是
//整型的.所以P是一个指向由整型数据组成的数
//组的指针
int **p; //首先从P开始,先与*结合,说是P是一个指针,然
//后再与*结合,说明指针所指向的元素是指针,然
//后再与int结合,说明该指针所指向的元素是整
//型数据.由于二级指针以及更高级的指针极少用
//在复杂的类型中,所以后面更复杂的类型我们就
//不考虑多级指针了,最多只考虑一级指针.
int p(int); //从P处起,先与()结合,说明P是一个函数,然后进入
//()里分析,说明该函数有一个整型变量的参数
//然后再与外面的int结合,说明函数的返回值是
//一个整型数据
Int (*p)(int); //从P处开始,先与指针结合,说明P是一个指针,然后与
//()结合,说明指针指向的是一个函数,然后再与()里的
//int结合,说明函数有一个 int型的参数,再与最外层的
//int结合,说明函数的返回类型是整型,所以P是一个指
//向有一个整型参数且返回类型为整型的函数的指针
int *(*p(int))[3]; //可以先跳过,不看这个类型,过于复杂
//从P开始,先与()结合,说明P是一个函数,然后进
//入()里面,与int结合,说明函数有一个整型变量
//参数,然后再与外面的*结合,说明函数返回的是
//一个指针,,然后到最外面一层,先与[]结合,说明
//返回的指针指向的是一个数组,然后再与*结合,说
//明数组里的元素是指针,然后再与int结合,说明指
//针指向的内容是整型数据.所以P是一个参数为一个
//整数据且返回一个指向由整型指针变量组成的数组
//的指针变量的函数.
说到这里也就差不多了,我们的任务也就这么多,理解了这几个类型,其它
的类型对我们来说也是小菜了,不过我们一般不会用太复杂的类型,那样会
大大减小程序的可读性,请慎用,这上面的几种类型已经足够我们用了.
一、细说指针
指针是一个特殊的变量，它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。
要搞清一个指针需要搞清指针的四方面的内容：指针的类型、指针所指向的
类型、指针的值或者叫指针所指向的内存区、指针本身所占据的内存区。让
我们分别说明。
先声明几个指针放着做例子：
例一：
(1)int*ptr;
(2)char*ptr;
(3)int**ptr;
(4)int(*ptr)[3];
(5)int*(*ptr)[4];
1.指针的类型
从语法的角度看，你只要把指针声明语句里的指针名字去掉，剩下的部
分就是这个指针的类型。这是指针本身所具有的类型。让我们看看例一中各
个指针的类型：
(1)int*ptr;//指针的类型是int*
(2)char*ptr;//指针的类型是char*
(3)int**ptr;//指针的类型是int**
(4)int(*ptr)[3];//指针的类型是int(*)[3]
(5)int*(*ptr)[4];//指针的类型是int*(*)[4]
怎么样？找出指针的类型的方法是不是很简单？
2.指针所指向的类型
当你通过指针来访问指针所指向的内存区时，指针所指向的类型决定了
编译器将把那片内存区里的内容当做什么来看待。
从语法上看，你只须把指针声明语句中的指针名字和名字左边的指针声
明符*去掉，剩下的就是指针所指向的类型。例如：
(1)int*ptr; //指针所指向的类型是int
(2)char*ptr; //指针所指向的的类型是char
(3)int**ptr; //指针所指向的的类型是int*
(4)int(*ptr)[3];//指针所指向的的类型是int()[3]
(5)int*(*ptr)[4];//指针所指向的的类型是int*()[4]
在指针的算术运算中，指针所指向的类型有很大的作用。
指针的类型(即指针本身的类型)和指针所指向的类型是两个概念。当你
对C越来越熟悉时，你会发现，把与指针搅和在一起的"类型"这个概念分成
"指针的类型"和"指针所指向的类型"两个概念，是精通指针的关键点之一。
我看了不少书，发现有些写得差的书中，就把指针的这两个概念搅在一起了，
所以看起书来前后矛盾，越看越糊涂。
3.指针的值----或者叫指针所指向的内存区或地址
指针的值是指针本身存储的数值，这个值将被编译器当作一个地址，而
不是一个一般的数值。在32位程序里，所有类型的指针的值都是一个32位
整数，因为32位程序里内存地址全都是32位长。指针所指向的内存区就
是从指针的值所代表的那个内存地址开始，长度为sizeof(指针所指向的类
型)的一片内存区。以后，我们说一个指针的值是 XX，就相当于说该指针指
向了以XX为首地址的一片内存区域；我们说一个指针指向了某块内存区域，
就相当于说该指针的值是这块内存区域的首地址。
指针所指向的内存区和指针所指向的类型是两个完全不同的概念。在例
一中，指针所指向的类型已经有了，但由于指针还未初始化，所以它所指向
的内存区是不存在的，或者说是无意义的。
以后，每遇到一个指针，都应该问问：这个指针的类型是什么？指针指
的类型是什么？该指针指向了哪里？（重点注意）
4指针本身所占据的内存区
指针本身占了多大的内存？你只要用函数 sizeof(指针的类型)测一下
就知道了。在32位平台里，指针本身占据了4个字节的长度。
指针本身占据的内存这个概念在判断一个指针表达式（后面会解释）是
否是左值时很有用。
二、指针的算术运算
指针可以加上或减去一个整数。指针的这种运算的意义和通常的数值的加减
运算的意义是不一样的，以单元为单位。例如：
例二：
char a[20];
int *ptr (int *)a; //强制类型转换并不会改变a的类型
ptr++;
在上例中，指针ptr的类型是int*,它指向的类型是int，它被初始化
为指向整型变量a。接下来的第3句中，指针ptr被加了1，编译器是这样
处理的：它把指针ptr的值加上了sizeof(int)，在32位程序中，是被加上
了4，因为在32位程序中，int占4个字节。由于地址是用字节做单位的，
故ptr所指向的地址由原来的变量a的地址向高地址方向增加了4个字节。
由于char类型的长度是一个字节，所以，原来ptr是指向数组a的第0号
单元开始的四个字节，此时指向了数组a中从第4号单元开始的四个字节。
我们可以用一个指针和一个循环来遍历一个数组，看例子：
例三：
intarray[20]={0};
int*ptr=array;
for(i=0;i<20;i++)
{
(*ptr)++;
ptr++；
}
这个例子将整型数组中各个单元的值加 1。由于每次循环都将指针 ptr
加1个单元，所以每次循环都能访问数组的下一个单元。
再看例子：
例四：
char a[20]="You_are_a_girl";
int*ptr (int *)a;
ptr+=5;
在这个例子中，ptr被加上了5，编译器是这样处理的：将指针ptr的
值加上5乘sizeof(int)，在32位程序中就是加上了5乘4=20。由于地址
的单位是字节，故现在的ptr所指向的地址比起加5后的ptr所指向的地址
来说，向高地址方向移动了20个字节。在这个例子中，没加5前的ptr指
向数组a的第0号单元开始的四个字节，加5后，ptr已经指向了数组a的
合法范围之外了。虽然这种情况在应用上会出问题，但在语法上却是可以的。
这也体现出了指针的灵活性。
如果上例中，ptr是被减去5，那么处理过程大同小异，只不过ptr的
值是被减去5乘sizeof(int)，新的ptr指向的地址将比原来的ptr所指向
的地址向低地址方向移动了20个字节。
下面请允许我再举一个例子:(一个误区)
例五:
#include
int main()
{
char a[20]="You_are_a_girl";
char *p=a;
char **ptr=&p;
//printf("p=%d\n",p);
//printf("ptr=%d\n",ptr);
//printf("*ptr=%d\n",*ptr);
printf("**ptr=%c\n",**ptr);
ptr++;
//printf("ptr=%d\n",ptr);
//printf("*ptr=%d\n",*ptr);
printf("**ptr=%c\n",**ptr);
}
误区一、输出答案为Y和o
误解:ptr是一个char的二级指针,当执行ptr++;时,会使指针加一个
sizeof(char),所以输出如上结果,这个可能只是少部分人的结果.
误区二、输出答案为Y和a
误解:ptr指向的是一个char*类型,当执行ptr++;时,会使指针加一个
sizeof(char*)(有可能会有人认为这个值为1,那就会得到误区一的答
案,这个值应该是 4,参考前面内容), 即&p+4;那进行一次取值运算不
就指向数组中的第五个元素了吗?那输出的结果不就是数组中第五个元
素了吗?答案是否定的.
正解:ptr的类型是char **,指向的类型是一个char *类型,该指向的
地址就是p的地址(&p),当执行ptr++;时,会使指针加一个sizeof(char
*),即&p+4;那*(&p+4)指向哪呢,这个你去问上帝吧,或者他会告诉你在
哪?所以最后的输出会是一个随机的值,或许是一个非法操作.
总结一下:
一个指针ptrold加(减)一个整数n后，结果是一个新的指针ptrnew，
ptrnew的类型和ptrold的类型相同，ptrnew所指向的类型和ptrold
所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值增加(减少)了n乘
sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。就是说，ptrnew所指向的内存
区将比 ptrold 所指向的内存区向高(低)地址方向移动了 n 乘
sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。
指针和指针进行加减：
两个指针不能进行加法运算，这是非法操作，因为进行加法后，得到的
结果指向一个不知所向的地方，而且毫无意义。两个指针可以进行减法
操作，但必须类型相同，一般用在数组方面，不多说了。
3、运算符&和*
这里&是取地址运算符，*是间接运算符。
&a的运算结果是一个指针，指针的类型是a的类型加个*，指针所
指向的类型是a的类型，指针所指向的地址嘛，那就是a的地址。
*p的运算结果就五花八门了。总之*p的结果是p所指向的东西，
这个东西有这些特点：它的类型是p指向的类型，它所占用的地址是p
所指向的地址。
例六：
int a=12; int b; int *p; int **ptr;
p=&a; //&a的结果是一个指针，类型是int*，指向的类型是
//int，指向的地址是a的地址。
*p=24; //*p的结果，在这里它的类型是int，它所占用的地址是
//p所指向的地址，显然，*p就是变量a。
ptr=&p; //&p的结果是个指针，该指针的类型是p的类型加个*，
//在这里是int **。该指针所指向的类型是p的类型，这
//里是int*。该指针所指向的地址就是指针p自己的地址。
*ptr=&b; //*ptr是个指针，&b的结果也是个指针，且这两个指针
//的类型和所指向的类型是一样的，所以用&b来给*ptr赋
//值就是毫无问题的了。
**ptr=34; //*ptr的结果是ptr所指向的东西，在这里是一个指针，
//对这个指针再做一次*运算，结果是一个int类型的变量。
4、指针表达式
一个表达式的结果如果是一个指针，那么这个表达式就叫指针表式。
下面是一些指针表达式的例子：
例七：
int a,b;
int array[10];
int *pa;
pa=&a; //&a是一个指针表达式。
Int **ptr=&pa; //&pa也是一个指针表达式。
*ptr=&b; //*ptr和&b都是指针表达式。
pa=array;
pa++; //这也是指针表达式。
例八：
char *arr[20];
char **parr=arr;//如果把arr看作指针的话，arr也是指针表达式
char *str;
str=*parr; //*parr是指针表达式
str=*(parr+1); //*(parr+1)是指针表达式
str=*(parr+2); //*(parr+2)是指针表达式
由于指针表达式的结果是一个指针，所以指针表达式也具有指针所
具有的四个要素：指针的类型，指针所指向的类型，指针指向的内存区，
指针自身占据的内存。
好了，当一个指针表达式的结果指针已经明确地具有了指针自身占
据的内存的话，这个指针表达式就是一个左值，否则就不是一个左值。
在例七中，&a不是一个左值，因为它还没有占据明确的内存。*ptr是
一个左值，因为*ptr这个指针已经占据了内存，其实*ptr就是指针pa，
既然pa已经在内存中有了自己的位置，那么*ptr当然也有了自己的位
置。
5、数组和指针的关系
数组的数组名其实可以看作一个指针。看下例：
例九：
intarray[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},value;
value=array[0]; //也可写成：value=*array;
value=array[3]; //也可写成：value=*(array+3);
value=array[4]; //也可写成：value=*(array+4);
上例中，一般而言数组名array代表数组本身，类型是int[10]，但如
果把array看做指针的话，它指向数组的第0个单元，类型是int*，
所指向的类型是数组单元的类型即int。因此*array等于0就一点也不
奇怪了。同理，array+3 是一个指向数组第 3个单元的指针，所以
*(array+3)等于3。其它依此类推。
例十：
char *str[3]={
"Hello,thisisasample!",
"Hi,goodmorning.",
"Helloworld"
};
chars[80]；
strcpy(s,str[0]); //也可写成strcpy(s,*str);
strcpy(s,str[1]); //也可写成strcpy(s,*(str+1));
strcpy(s,str[2]); //也可写成strcpy(s,*(str+2));
上例中，str是一个三单元的数组，该数组的每个单元都是一个指针，
这些指针各指向一个字符串。把指针数组名str当作一个指针的话，它
指向数组的第0号单元，它的类型是char**，它指向的类型是char*。
*str也是一个指针，它的类型是char*，它所指向的类型是char，它
指向的地址是字符串"Hello,thisisasample!"的第一个字符的地址，即
'H'的地址。注意:字符串相当于是一个数组,在内存中以数组的形式储
存,只不过字符串是一个数组常量,内容不可改变,且只能是右值.如果
看成指针的话,他即是常量指针,也是指针常量.
str+1也是一个指针，它指向数组的第1号单元，它的类型是char**，
它指向的类型是char*。
*(str+1)也是一个指针，它的类型是char*，它所指向的类型是char，
它指向 "Hi,goodmorning."的第一个字符'H'
下面总结一下数组的数组名(数组中储存的也是数组)的问题:
声明了一个数组TYPE array[n]，则数组名称array就有了两重含义：
第一，它代表整个数组，它的类型是 TYPE[n]；第二 ，它是一个常量
指针，该指针的类型是TYPE*，该指针指向的类型是TYPE，也就是数组
单元的类型，该指针指向的内存区就是数组第0号单元，该指针自己占
有单独的内存区，注意它和数组第0号单元占据的内存区是不同的。该
指针的值是不能修改的，即类似array++的表达式是错误的。
在不同的表达式中数组名array可以扮演不同的角色。
在表达式sizeof(array)中，数组名array代表数组本身，故这时
sizeof函数测出的是整个数组的大小。
在表达式*array中，array扮演的是指针，因此这个表达式的结果就是
数组第0号单元的值。sizeof(*array)测出的是数组单元的大小。
表达式array+n（其中n=0，1，2，.....）中，array扮演的是指
针，故array+n的结果是一个指针，它的类型是TYPE *，它指向的类
型是TYPE，它指向数组第n号单元。故sizeof(array+n)测出的是指针
类型的大小。在32位程序中结果是4
例十一:
intarray[10];
int (*ptr)[10];
ptr=&array;：
上例中ptr是一个指针，它的类型是 int(*)[10]，他指向的类型是
int[10]，我们用整个数组的首地址来初始化它。在语句ptr=&array
中，array代表数组本身。
本节中提到了函数sizeof()，那么我来问一问，sizeof(指针名称)
测出的究竟是指针自身类型的大小呢还是指针所指向的类型的大小？
答案是前者。例如：
int(*ptr)[10];
则在32位程序中，有：
sizeof(int(*)[10]) 4
sizeof(int[10]) 40
sizeof(ptr) 4
实际上，sizeof(对象)测出的都是对象自身的类型的大小，而不是别的
