解讀 C 語言中的指針

我想對不少學習C語言的新手來講，指針無疑是一個難點。可是，我以爲指針也是C語言特別重要的一個特性。也許，你在除了C和C++之外的編程語言中，不多看到指針。而C++中，也多用引用，而非指針。指針，做爲一種高效的工具，可謂是一把雙刃劍——用得好，能夠大大提升程序效率，但用的很差，就是不少bug的滋生地。

這或許也是人們對指針褒貶不一的緣由吧。就我我的而言，我仍是很喜歡這個特性，由於我須要常常和硬件以及一些底層的軟件打交道。這個時候，指針便體現出它獨特的魅力。指針的知識不少，有一本經典的書叫《C和指針》，若是有興趣能夠讀一讀。這裏，我主要總結一些如何去解讀指針（說實話這個東西實在是很容易讓人困惑）的方法，一方面給本身作查詢用，另外一方面，但願能夠給別人一些幫助。

一，基本概念

關於指針的基本概念，我就不詳細介紹了，由於有許多書都介紹的很詳細。這裏我只介紹一部分。指針指向一個地址，而指針自己在大多數系統上都是一個無符號整數(在32bit機上是4byte，在64bit機上是8byte)。下面用一個例子來講明其機制：

在上面的例子中，先定義了一個指針p，它的類型是int，也就是說它只能指向一個int型的變量，而不能指向其餘類型的變量。最後咱們將a變量的地址賦給p。在這個過程當中，涉及到兩個內存塊，一個是存放指針p的內存(用&p可獲得內存地址)，一個是存放a的值的內存塊(用&a能夠獲得內存地址)。而第一個內存存的p的值通過賦值語句後也就是&a的值了。另一個注意點是， *(星號)和變量類型以及變量名之間能夠有任意個空格，也能夠沒有。好比下面三種方式都是同樣的：

在上面的例子中，先定義了一個指針p，它的類型是int，也就是說它只能指向一個int型的變量，而不能指向其餘類型的變量。最後咱們將a變量的地址賦給p。在這個過程當中，涉及到兩個內存塊，一個是存放指針p的內存(用&p可獲得內存地址)，一個是存放a的值的內存塊(用&a能夠獲得內存地址)。而第一個內存存的p的值通過賦值語句後也就是&a的值了。另一個注意點是， *(星號)和變量類型以及變量名之間能夠有任意個空格，也能夠沒有。好比下面三種方式都是同樣的：

解讀方法:

看下面一個例子：

二，數組首地址a，&a，&a[0]

注：a，&a，&a[0]的含義雖然不一樣，可是他們三個的值是相等的！

以int a[3]爲例說明：

1. a做爲右值時，表明數組首元素的首地址，而非數組地址。 也就是a[0]的地址。int i = (a+1)，這裏a是右值，因此表明首元素的首地址，a+1表明下一個元素的首地址，即&a[1]。

2. a是整個數組的名字。因此sizeof(a)的值爲sizeof(int) * 3 = 40，表明整個數組的大小。

3. &a即爲取a的首地址，也即整個數組的首地址。因此sizeof(&a) = 4。 int p = (int)(&a+1)中的&a+1表明下一個數組的首地址，顯然是越界的。

4. &a[0]表明首元素的首地址。 因此sizeof(&a[0]) = 4。

5. &a[3]，很顯然數組越界了，但它的sizeof是多少呢？ 也是4，由於關鍵字sizeof求值是在編譯的時候，雖然並不存在a[3]這個元素，可是這裏並無真正訪問a[3]，而是根據數組元素類型來肯定其值的。因此sizeof(a[3])不會出錯。

6. a[-1]表明什麼意思？首先要明白下標的形式被編譯器解析成指針的形式，即a[1]被解析成(a+1)。那麼，a[-1]被解析成*(a-1)。

關於數組首元素的首地址和數組的首地址的區別：其實，數組首元素的首地址和數組首地址的值是相同的，即&a[0]和a（以及&a）是相等的，可是而這含義不同。首元素的首地址加1後，是第二個元素的首地址（之因此一直說首地址，是由於有的類型存儲時會佔多個地址），但數組的首地址加1後是「下一個數組的地址」，這裏的下一個數組只是爲了說明加1時加了整個數組的大小，而不是一個元素的大小。

有一點比較容易混淆：a雖然表明整個數組，但(a+1)卻表明下一個元素的首地址，即和(&a[0]+1)同樣，下一個數組的形式爲：(&a+1)。 下面以一個程序來講明：

輸出結果：

說明（下面的行數只計算main函數內有代碼的行）：

1. 程序第1行定義了一個具備3個元素的整型數組。

2. 第2行打印了long型的大小。由於我是64bit的，因此一個long是8byte。

3. 第3行打印了*(a+1)的值，結果和a[1]的值相等。說明a雖然表明整個數組，但做爲右值時，的確表明首元素的首地址。

4. 第4行輸出值爲12，是整個數組的大小。

5. 第5行打印了一個出界元素的大小，沒有報錯，驗證了上面第5條。

6. 第6行打印了a[-1]和*(a-1)，輸出值相等。驗證了上面第6條。

7. 第7行打印了a和&a[0]，值相等。說明數組的首地址和首元素的首地址是相等的。

8. 第8行打印了a，(a+1)，(&a+1)，由結果就能夠看出首元素的首地址加1是加了一個數組元素的大小，而數組首地址加1是加了一個數組的大小。

三，指針數組和數組指針

指針數組： 首先它是一個數組，數組的元素是指針，也成爲「存儲指針的數組」。

數組指針： 首先它是一個指針，它指向一個數組，也能夠理解爲「數組的指針」。 也能夠利用前面的「解讀方法」去分析。

四，函數指針和指針函數

函數指針： 指向函數的指針變量。

指針函數： 帶指針的函數，也就是返回指針的函數。

五，指針常量和常量指針

怎麼記？

1. 能夠先把類型名去掉，而後看const離誰近，就修飾誰。

2. 也能夠const在*左邊的爲常量指針，const在*右邊的爲指針常量。

三～五的萬能鑰匙

其實，關於「指針數組與數組指針、函數指針與指針函數、指針常量與常量指針」的判斷，有一個萬能鑰匙。那就是根據咱們強大的中文語法：前邊是修飾詞，後邊纔是主語。好比「指針數組」，前面的指針只是修飾詞，後面的數組纔是主語，因此它是一個數組。

六，野指針

野指針指沒有肯定指向的指針。形成野指針的狀況有：

1. 指針變量建立但沒有初始化。

2. 指針p被free或者delete以後，沒有置爲NULL。