C语言之指针
1.指针
内容RAM支持随机寻址，对内存空间的访问通过地址进行
- 变量名的本质就是地址的别名，编译器根据符号表进行绑定解析。
- 指针的初衷用途就是通过间接访问的方式支持内存空间的匿名访问
指针的类型与所指向的数据类型相关联，但本质是储存地址，其大小与系统有关，与类型无关
- 指针类型可以支持编译器类型检查
- 指针运算与类型相关联
声明
-
指针的类型
- 函数指针:
void (*f)(int, int); - 对象指针:
char*,int* - 通用指针:
void*, 一般作为函数的参数使用，转为其他类型需要强制类型转换，不不会丢失数据
- 函数指针:
-
指针相关的运算符，优先级依次递增
- 类型声明：
int * - 取址：
& - 间接访问：
* - 自增自减：
--,++ - 成员选择：
-> - 其他：
(),[]
- 类型声明：
-
易混淆的指针表达式，基于运算符的优先级与结合性
*p++; // 间接访问(*p)，然后自增p++ &p++; // 指针的地址自增(&p)++ &a.name; // &(a.name) int *a[]; // 指针数组，元素类型 int* int (*a)[]; // 数组指针，指向数组 int [] int *f(); // 指针函数，返回值 int* int (*f)(); // 函数指针，指向函数 int f(); int *(*f)[];// 数组指针，指向 int * a[], 元素类型 int*
运算
所有指针运算都会自动考虑所指向对象的长度
- 有效的初始化：NULL或者表示地址的表达式
- 有效的运算
- 相同类型指针之间的赋值
- 指针与整数之间的加减法
- 数组或链表中相同类型的两个指针之间的减法和比较
- 允许赋值但不可访问最后一个元素的下一个元素的位置
- 减法的单位是数据类型的长度而不是字节
- 将指针赋值为0或者与0进行比较
2.指针与函数
指针作为函数参数
- C语言基于传值方式将参数传递给函数，将指针作为函数参数可以实现在函数内修改实参
指针函数
- 函数的返回值类型是指针
函数指针
-
指向函数的指针
int func(void); // 声明函数 int (*fp)(void); // 声明函数指针 fp = func; // 等价于 f = &func; fp(); // 调用函数，等价于 (*f)(); -
类似于数组名，函数名就是指向函数的指针常量，即函数的入口地址。
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主要用途
- 回调函数
- 转换表
3.指针与数组
-
数组下标操作
E1[E2]等价于指针操作*(E1+E2)- 一般后者效率稍好，但前者更具可读性
- 具体可参考 《C和指针》8.1.3和8.1.4中关于二者的效率对比
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数组名与数组指针：
-
数组名表示数组首个元素的地址
int a[5]; // 声明数组，分配5个整型空间 int *p; // 声明指针变量，并未初始化 // 情景1 赋值给字符指针 p = a; // 等价于 p = &a[0]; // 情景2 将数组名作为参数，实际传递的是指针 int f(int *a); // 等价于 int f(int a[]); 但更推荐指针类型的写法 -
数组名表示整个数组
// 情景1 声明一个数组 int a[3] = {1, 2, 3}; // 情景2 使用sizeof计算整个数组的大小 #define NKEYS (sizeof(a) / sizeof(a[0])) // 情景2 取址运算 int (*pa)[3]; pa = &a; // 将数组的地址赋值给数组指针
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注意指针的合法运算
指针与字符串
字符指针
字符串本质是一个字符数组常量，一般通过字符指针进行访问。
// 只是字符指针的赋值，不涉及字符串的复制
char p1 = "hello";
char p2 = p1;
4.指针与结构体
-
将指向结构体的指针传递给函数优化效率，使用
->间接访问成员 -
利用指针实现引用声明
// 自引用结构 struct tnode { struct *tnode left; struct *tnode right; } // 所有指针大小一致，编译期间即可确定长度 // 互引用结构 struct B; // imcomplete declaration struct A { struct B *ref; } struct B { struct A *ref; } -
结构体地址与其第一个成员的地址相同，但是类型不同
类似于数组与其首元素
typedef struct A { int a; } T_A, *PT_A; T_A ta = {100}; PT_A pa = &ta; // pa是指向结构体的指针，*pa表示结构体ta int *p = &pa->a; // p是指向整型的指针，*p表示ta.a // pa和p的值相等，因为ta和ta.a的地址相同，但是二者的类型并不相同 -
经典应用：链表
5.二级指针
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修改指针变量的值
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指针数组传参
// 指针数组和二维指针作为函数参数是等价的 int main(int argc, char *argv[]); int main(int argc, char **argv); -
操作二维数组
void array_print(int a[][5]); void array_print(int (*a)[5]);
6.辨析
指针与常量
int const *p = &a; // 指向常量的指针，const修饰(*p), 改向不改值
int * const p = &a; // 指针类型的常量，const修饰p, 改值不改向
字符指针与字符数组
char a[] = "hello"; // 字符数组，字符元素可以修改，数组位置不可变
// 等价于 char a[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
char *p = "world"; // 字符指针，指向字符串常量，字符不可修改，指向的位置可以改变
数组名
int a[] = "hello";
printf("%p\n", a+1); // 首元素的下一个元素的地址
printf("%p\n", &a+1); // 下一个数组的地址 // TODO 等于a[5]的地址吗?
指针数组与数组指针
// 指针数组用于传递命令行参数，数组保存不等长字符串
// 数组指针用于参数传递二维数组，更方面体现其行数组等长的结构
char a[2][3] = {"abc", "def"};
char (*p)[3] = a;
char **pp = &a[0][0];
int f1(char **p1); // pointer to pointer to char
int f2(char *p2[]); // array of pointer to char
int f3(char (*p3)[3]); // pointer to array[3] of char
int f4(char p4[][3]); // array of array[3] of char
指针数组与二维数组
int a[5][10]; // 二维数组，分配50个int类型长度空间
int *p[10]; // 指针数组，仅分配了10个指针，且没有初始化，但是指针所指向的长度无需相同
// 后续都可以通过 a[i][j]的形式访问，本质上还是指针运算
int (*p1)[10] = a; // 数组指针，指向int array[10]的数组 a[0]
// 数组指针作为参数传递二维数组需要显式说明长度 int f(int (*p)[10]);
7.参考
- 《C程序设计语言》-2th
- 5.指针和数组
- 6.4 指向结构的指针
- 6.2 结构与函数
- 6.3 结构数组
- 6.5 自引用结构
- 《C和指针》
- 6.指针
- 8.数组
- 9.字符串、字符和字节
- 10.结构体和联合
- 13.高级指针话题
- 《嵌入式C语言的自我修养》
- 7.8从变量到指针
- 7.9指针与数组的暧昧关系
- 7.10指针与结构体
- 7.11二级指针
- 7.12函数指针