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分类: C/C++

2008-10-12 21:18:05

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[微软用户1] ,也是[微软用户2] .

 

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=012.....)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:

int array[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,而不是别的什么类型的大小。


6、指针和结构类型的关系

可以声明一个指向结构类型对象的指针。

例十二:

struct MyStruct

{

 int a;

 int b;

 int c;

};

struct MyStruct ss={20,30,40};

//声明了结构对象ss,并把ss的成员初始化为203040

struct MyStruct *ptr=&ss;

//声明了一个指向结构对象ss的指针。它的类型是

//MyStruct *,它指向的类型是MyStruct

int *pstr=(int*)&ss;

//声明了一个指向结构对象ss的指针。但是pstr

//它被指向的类型ptr是不同的。

  

请问怎样通过指针ptr来访问ss的三个成员变量?

  答案:

ptr->a; //指向运算符,或者可以这们(*ptr).a,建议使用前者

ptr->b;

ptr->c;

  

又请问怎样通过指针pstr来访问ss的三个成员变量?

  答案:

*pstr       //访问了ss的成员a

*(pstr+1);    //访问了ss的成员b

*(pstr+2)     //访问了ss的成员c

  虽然我在我的MSVC++6.0上调式过上述代码,但是要知道,这样使用pstr来访问结构成员是不正规的,为了说明为什么不正规,让我们看看怎样通过指针来访问数组的各个单元:  (将结构体换成数组)

例十三:

int array[3]={35,56,37};

int *pa=array;

通过指针pa访问数组array的三个单元的方法是:

*pa;       //访问了第0号单元

*(pa+1); //访问了第1号单元

*(pa+2); //访问了第2号单元

  从格式上看倒是与通过指针访问结构成员的不正规方法的格式一样。

  所有的C/C++编译器在排列数组的单元时,总是把各个数组单元存放在连续的存储区里,单元和单元之间没有空隙。但在存放结构对象的各个成员时,在某种编译环境下,可能会需要字对齐或双字对齐或者是别的什么对齐,需要在相邻两个成员之间加若干个"填充字节",这就导致各个成员之间可能会有若干个字节的空隙

  所以,在例十二中,即使*pstr访问到了结构对象ss的第一个成员变量a,也不能保证*(pstr+1)就一定能访问到结构成员b。因为成员a和成员b之间可能会有若干填充字节,说不定*(pstr+1)就正好访问到了这些填充字节呢。这也证明了指针的灵活性。要是你的目的就是想看看各个结构成员之间到底有没有填充字节,嘿,这倒是个不错的方法。

不过指针访问结构成员的正确方法应该是象例十二中使用指针ptr的方法。


7、指针和函数的关系

可以把一个指针声明成为一个指向函数的指针。

int fun1(char *,int);

int (*pfun1)(char *,int);

pfun1=fun1;

int a=(*pfun1)("abcdefg",7); //通过函数指针调用函数。

可以把指针作为函数的形参。在函数调用语句中,可以用指针表达式来作为实参。

例十四:

int fun(char *);

inta;

char str[]="abcdefghijklmn";

a=fun(str);

int fun(char *s)

{

int num=0;

for(int i=0;;)

{

num+=*s;s++;

}

return num;

}

  这个例子中的函数fun统计一个字符串中各个字符的ASCII码值之和。前面说了,数组的名字也是一个指针。在函数调用中,当把str作为实参传递给形参s后,实际是把str的值传递给了ss所指向的地址就和str所指向的地址一致,但是strs各自占用各自的存储空间。在函数体内对s进行自加1运算,并不意味着同时对str进行了自加1运算。


8、指针类型转换

当我们初始化一个指针或给一个指针赋值时,赋值号的左边是一个指针,赋值号的右边是一个指针表达式。在我们前面所举的例子中,绝大多数情况下,指针的类型和指针表达式的类型是一样的,指针所指向的类型和指针表达式所指向的类型是一样的。

例十五:

float f=12.3;

float *fptr=&f;

int *p;

   在上面的例子中,假如我们想让指针p指向实数f,应该怎么办?是用下面的语句吗?

  p=&f;

  不对。因为指针p的类型是int *,它指向的类型是int。表达式&f的结果是一个指针,指针的类型是float *,它指向的类型是float。两者不一致,直接赋值的方法是不行的。至少在我的MSVC++6.0上,对指针的赋值语句要求赋值号两边的类型一致,所指向的类型也一致,其它的编译器上我没试过,大家可以试试。为了实现我们的目的,需要进行"强制类型转换"

p=(int*)&f;

如果有一个指针p,我们需要把它的类型和所指向的类型改为

TYEP *TYPE, 那么语法格式是: (TYPE *)p

这样强制类型转换的结果是一个新指针,该新指针的类型是

TYPE *,它指向的类型是TYPE,它指向的地址就是原指针指向的地址。而原来的指针p的一切属性都没有被修改。(切记)

  一个函数如果使用了指针作为形参,那么在函数调用语句的实参和形参的结合过程中,必须保证类型一致 ,否则需要强制转换

例十六:

void fun(char*);

int a=125,b;

fun((char*)&a);

void fun(char*s)

{

charc;

c=*(s+3);*(s+3)=*(s+0);*(s+0)=c;

c=*(s+2);*(s+2)=*(s+1);*(s+1)=c;

}

注意这是一个32位程序,故int类型占了四个字节,char类型占一个字节。函数fun的作用是把一个整数的四个字节的顺序来个颠倒。注意到了吗?在函数调用语句中,实参&a的结果是一个指针,它的类型是int *,它指向的类型是int。形参这个指针的类型是char *,它指向的类型是char。这样,在实参和形参的结合过程中,我们必须进行一次从int *类型到char *类型的转换。结合这个例子,我们可以这样来想象编译器进行转换的过程:编译器先构造一个临时指针char *temp, 然后执行temp=(char *)&a,最后再把temp的值传递给s。所以最后的结果是:s的类型是char *,它指向的类型是char,它指向的地址就是a的首地址。

  我们已经知道,指针的值就是指针指向的地址,在32位程序中,指针的值其实是一个32位整数。那可不可以把一个整数当作指针的值直接赋给指针呢?就象下面的语句:

unsigned int a;

TYPE *ptr;       //TYPEintchar或结构类型等等类型。

a=20345686;

ptr=20345686;    //我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686

ptr=a;        //我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686

编译一下吧。结果发现后面两条语句全是错的。那么我们的目的就不能达到了吗?不,还有办法:

unsigned int a;

TYPE *ptr;       //TYPEintchar或结构类型等等类型。

a=N           //N必须代表一个合法的地址;

ptr=(TYPE*)a   //呵呵,这就可以了。

严格说来这里的(TYPE *)和指针类型转换中的(TYPE *)还不一样。这里的(TYPE*)的意思是把无符号整数a的值当作一个地址来看待。上面强调了a的值必须代表一个合法的地址,否则的话,在你使用ptr的时候,就会出现非法操作错误。

想想能不能反过来,把指针指向的地址即指针的值当作一个整数取出来。完全可以。下面的例子演示了把一个指针的值当作一个整数取出来,然后再把这个整数当作一个地址赋给一个指针:

 

例十七:

int a=123,b;

int *ptr=&a;

char *str;

b=(int)ptr;    //把指针ptr的值当作一个整数取出来。

str=(char*)b;    //把这个整数的值当作一个地址赋给指针str

  现在我们已经知道了,可以把指针的值当作一个整数取出来,也可以把一个整数值当作地址赋给一个指针。


9、指针的安全问题

看下面的例子:

例十八:

char s='a';

int *ptr;

ptr=(int *)&s;

*ptr=1298

  指针ptr是一个int *类型的指针,它指向的类型是int。它指向的地址就是s的首地址。在32位程序中,s占一个字节,int类型占四个字节。最后一条语句不但改变了s所占的一个字节,还把和s相临的高地址方向的三个字节也改变了。这三个字节是干什么的?只有编译程序知道,而写程序的人是不太可能知道的。也许这三个字节里存储了非常重要的数据,也许这三个字节里正好是程序的一条代码,而由于你对指针的马虎应用,这三个字节的值被改变了!这会造成崩溃性的错误。

让我们再来看一例:

例十九:

char a;

int *ptr=&a;

ptr++;

*ptr=115;

  该例子完全可以通过编译,并能执行。但是看到没有?第3句对指针ptr进行自加1运算后,ptr指向了和整形变量a相邻的高地址方向的一块存储区。这块存储区里是什么?我们不知道。有可能它是一个非常重要的数据,甚至可能是一条代码。而第4句竟然往这片存储区里写入一个数据!这是严重的错误。所以在使用指针时,程序员心里必须非常清楚:我的指针究竟指向了哪里。在用指针访问数组的时候,也要注意不要超出数组的低端和高端界限,否则也会造成类似的错误。

在指针的强制类型转换:ptr1=(TYPE *)ptr2中,如果sizeof(ptr2的类型)大于sizeof(ptr1的类型),那么在使用指针ptr1来访问ptr2所指向的存储区时是安全的。如果sizeof(ptr2的类型)小于sizeof(ptr1的类型),那么在使用指针ptr1来访问ptr2所指向的存储区时是不安全的。至于为什么,读者结合例十八来想一想,应该会明白的。


10、结束语

现在你是否已经觉得指针再也不是你所想的那么害怕了,如果你的回答是:对,我不怕了!哈哈,恭喜你,你已经掌握C语言的精华了,C中唯一的难点就是指针,指针搞定其它小菜而已,重要的是实践,好吧,让我们先暂停C的旅程吧,开始我们的C++编程,C是对底层操作非常方便的语言,但开发大型程序本人觉得还是没有C++方便,至少维护方面不太好做。而且C++是面向对象的语言,现在基本已经是面向对象的天下了,所以建议学C++C++是一门难学易用的语言,要真正掌握C++可不是那么容易的,将基本的学完后,就学数据结构吧,算法才是永恒的,程序设计语言层出不穷,永远学不完。学完之后就认真啃下STL这根骨头吧,推荐书籍--------范型编程与STLSTL源码剖析。如果你达到了这样要求,再一次恭喜你,你已经是个程序高手了,甚至可以说是个算法高手,因为STL里有大量的精华而高效的算法。唉,已经该说再见的时候了,让我们一起用我们的语言来谱写我们的人生吧,最后笑个,哈哈,睡觉了。好累,都200


 [微软用户1]该指针是一个常量,不可改变,指向某个地址之后就不能改变了,但他所指向的单元是可以改变的,很容易与指针常量弄混,所以一般读的时候读成常量指向,从字面上看就是一个常量指向某个地址.

 [微软用户2]说明该指针所指向的是内容不可改变,但其自身是一个变量,可以改变指向的内容,读的时候读成指向常量,从字面上看就是指向某个常量

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