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武汉C++培训班:指针的定义及运算

  • 时间:2017-05-23
  • 发布:武汉C++培训
  • 来源:c语言教程

今天,达内武汉C++培训班的小编将要给大家带来的是指针的定义及运算。

指针是一种变量,它也有自己的地址,但由于它是专门用来存放地址的变量,所以把它认为是种特殊的变量,既然有着特殊的身份,那么也理应受到特殊的待遇,下面来看看它享受了那些优待。

1.指针的定义

在C语言中,定义一个普通的变量(如整型数),我们这样做:int i; 而定义一个指针变量(指针)我们需要这样做:int *p ;  还记得吗,一个矩形中的值是有类型的,可能是整型,可能是字符型……,它们原本是“清白”的,无类型的,是我们通过一些手段使它们有了类型。当我们做出int i; 这样一个定义时,编译器就会分配一个地址(例如200)并和i 关联起来,而int将限定编译器把这个区域中的内容作为整型数看待。

现在我们又有了int *p;这个定义,假设p是指向变量i的(见下图),p中存的是变量i的地址。* 表示p是一个指针,而int表示p中所存的地址对应的变量(即变量i)的类型是int。

我们将int称为指针p的基类型,或指针p所指向的变量的类型。

类似地,我们可以有: char  *s ;   ( s是指向char型变量的指针 )
float  *f ;    ( f是指向float型变量的指针 )
double  *d ;  ( d是指向double型变量的指针 )

由此得到声明一个指针变量(指针)的一般形式 : 基类型  * 指针名;

有一点要注意,在定义指针时,以下两种方式都是允许的,例如:
int  *ptr1;
int*  ptr2;

但一般比较倾向用第一种,因为可以避免以下的误解:
int*  prt1,   ptr2;

这样的定义方式,容易使人误以为ptr2也是一个指针,事实上并不是,prt2是一个int型变量,以下的定义方式中ptr1与ptr2才都是指针:
int* ptr1,  *ptr2;

2.指针的运算
<1>.&(address-of operator)取地址操作符:

究竟如何使一个指针指向一个变量呢?后面的语句给出了解答:int *p = &i;& 用于取一个对象的地址(本文说的对象是泛指的某一事物,如变量,数组等,和C++中的对象概念不同),这里用于将i的地址赋给p, 那么指针p就指向了变量i 。上述的语句也可以分开写,如:int *p;  p = &i;

小扩展:(下面大括号中的内容,出涉指针的朋友可以跳过,当然也可以作为扩展知识)
{&的实质:当对一个T类型对象进行 & 操作时,返回的是一个“指向T的指针”类型的常量,即指针常量(pointer constant),在我们使用&运算符时我们并不关心它是如何实现的,因为有编译器帮我们隐藏了这些细节。

可当我们想要对一个指针赋一个绝对地址的时候,这个问题就体现出来了,而且我们不得不去关注,在C语言中没有一种内建(built-in)的方法去表示指针常量,所以当我们使用它的时候通常先写成整型常量的形式,然后再通过强制类型转换把它转换成相应的类型,如:int * , double * , char *等。 所以后面所示的做法是不行的: int *p = 0x12345678 ; 正确的方式应为:int *p = (int *) 0x12345678; 也许大家还记得我在第一讲中说的要注意指针中只能存放地址,不能将一个非0值整型常量表达式或者其他非地址类型的数据赋给一个指针,原因就在此。在大多数计算机中,内存地址确实是以无符号整型数来表示的,而且多以16进制表示,但我们在C语言中不能用整型数去表示地址,只能用指针常量来表示,因为它是被用来赋给一个指针的。

对于这个赋值问题还可以换一个角度去理解,在C语言中,使用赋值操作符时,赋值操作符左边和右边的表达式类型应该是相同的,如果不是,赋值操作符将试图把右边表达式的值转换为左边的类型。所以如果写出int *p = 0x12345678 ; 这条语句编译器会报错:'=' : cannot convert from ' const int ' to ' int* ' ,因为赋值操作符左边和右边的表达式的类型应该相同,而0x12345678是int型常量,p是一个指向int型的指针,两者类型不同,所以正确的方式是:int *p = (int *) 0x12345678 ; }
<2>.* (Dereference operator) 解引用操作符
* 在定义时用来说明一个变量是指针,而在定义了一个指针之后,我们使用(引用)指针时,*p表示的是p所指向的对象(即i)。也就是说,对于一个已定义的指针使用 * 操作符,将访问这个指针所指向的对象,我们来看下面的程序:
#include<stdio.h>
int main()
{
int i;                    /*定义一个int型变量i*/
int *p;                  /* 定义一个指向int类型的指针p */
i = 2 ;                 /* 初始化i为2 */
p = &i ;               /* 将i的地址赋给p ,即使p指向i */
printf("%d\n", i ) ;       /*输出i的值 */
printf("%d\n", *p ) ;     /* 输出p所指向的存储单元的值,即i的值*/
return 0 ;            /* 标准C语言主函数应返回一个值,用以通知操作系统程序执行成功与否,通常0表示成功*/
}
程序输出结果为:
2
2

对于 * 操作符,由于它有两个等价的术语dereference和indirection ,所以在国内的书籍中你会看到各种翻译方法,如:解引用、解除引用、反引用、反向引用、间接引用、间接访问……

只要你知道它是用来访问一个指针所指向的对象的,那么不管它叫什么都不重要了。还是那句话,弄懂是什么,不要在乎叫什么,如果你理解了它的真正含义,大可以简洁地称它为“星号”操作符!

3.指针的初始化

ANSI C定义了零指针常量的概念:一个具有0值的整形常量表达式,或者此类表达式被强制转换为void *类型,则称为空指针常量,它可以用来初始化或赋给任何类型的指针。也就是说,我们可以将0、0L、'/0'、2–2、0*5以及(void*)0赋给一个任何类型的指针,此后这个指针就成为一个空指针,由系统保证空指针不指向任何对象或函数。

ANSI C还定义了一个宏NULL,用来表示空指针常量。大多数C语言的实现中NULL是采用后面这种方式定义的:#define  NULL  ((void*)0)。

对指针进行初始化时常用的有以下几种方式:
1.采用NULL或空指针常量,如:int *p = NULL;或 char *p = 2-2; 或float*p = 0;
2.取一个对象的地址然后赋给一个指针,如:int i = 3;  int *ip = &i;
3.将一个指针常量赋给一个指针,如:long *p = (long *)0xfffffff0;
4.将一个T类型数组的名字赋给一个相同类型的指针,如:char ary[100]; char *cp = ary;
5.将一个指针的地址赋给一个指针,如:int i = 3;  int *ip = &i;int **pp = &ip;
6.将一个字符串常量赋给一个字符指针,如:char *cp = “abcdefg”;

对指针进行初始化或赋值的实质是将一个地址或同类型(或相兼容的类型)的指针赋给它,而不管这个地址是怎么取得的。要注意的是:对于一个不确定要指向何种类型的指针,在定义它之后最好把它初始化为NULL,并在解引用这个指针时对它进行检验,防止解引用空指针。另外,为程序中任何新创建的变量提供一个合法的初始值是一个好习惯,它可以帮你避免一些不必要的麻烦。

4.void *型指针

ANSI C定义了一种void *型指针,表示定义一个指针,但不指定它指向何种类型的数据。void *型指针作为一种通用的指针,可以和其它任何类型的指针(函数指针除外)相互转化而不需要类型强制转换,但不能对它进行解引用及下标操作。C语言中的malloc函数的返回值就是一个void *型指针,我们可以把它直接赋给一个其他类型的指针,但从安全的编程风格角度以及兼容性上讲,最好还是将返回的指针强制转换为所需的类型,另外,malloc在无法满足请求时会通过返回一个空指针来作为“内存分配失败”的信号,所以要注意返回值指针的判空。

5.指向指针的指针

在指针初始化的第5种方式中提到了用一个指针的地址来初始化一个指针。回忆一下上一讲的内容:指针是一种变量,它也有自己的地址,所以它本身也是可用指针指向的对象。我们可以将指针的地址存放在另一个指针中,如:
int i = 5000;
int *pi = &i;
int **ppi =&pi;

此时的ppi即是一个指向指针的指针,下图表示了这些对象:

i的地址为108,pi的内容就是i的地址,而pi的地址为104,ppi的内容即是pi的地址。对ppi解引用照常会得到ppi所指的对象,所获得的对象是指向int型变量的指针pi。想要真正地访问到i.,必须对ppi进行两次解引用,如下面代码所示:
printf("%d\n", i );
printf("%d\n", *pi );
printf("%d\n", **ppi );

以上三条语句的输出均为5000。

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