深入理解C指针之一：初识指针

原文:深入理解C指针之一：初识指针

　　简单来说，指针包含的就是内存地址。理解指针关键在于理解C的内存管理模式。C里面有三种内存：

　　①、静态全局内存（生命周期从程序开始到程序结束，全局变量作用域是全局，静态变量作用域在定义它们的函数内部）；

　　②、自动内存（在函数内部声明的变量，在函数被调用时创建，作用域和生命周期都在函数内部）；

　　③、动态内存（内存分配在堆上，根据需要释放，通过指针引用，作用域局限于引用的指针）；

　　下面先来声明一个指针并打印其地址和值，这里p%指的是以十六进制的形式返回数据：

#include <stdio.h>
main()
{
int num=5;
int* pi=&num;
printf("Address of pi is : %p\n Value: %p\n", &pi, pi);
//Address of pi is : 0xbfa98298
//Value: 0xbfa98294
}

　　间接引用操作符(*)返回指针变量指向的值，一般称为解引指针。我们可以把接引操作符的结果用作左值，“左值”指赋值操作符左边的操作数，所有左值都必须可以修改，因为它们会被赋值。

*pi = 10;
printf("%d\n", num);

　　null有几种不同的应用情况，这可能使它被误解。null被赋值给指针就说明该指针不指向任何东西。当然他还是有自己的地址，但是他的value将是空的。NULL宏是强制转换为void指针的整数常量0。很多头文件都包含这个定义，如stddef.h，stdblib.h，stdio.h。通过NULL宏来获取null指针。ASCII字符NUL定义为全0的字节。null语句就是只有一个分号的语句。null字符串就是空字符串。注意为初始化的指针可能包含任何值，但是null指针不会引用内存中 任何地址。当指针为null时，if(指针）表示false，反之表示true。

　　NULL宏：

#define NULL ((void*) 0)
int* pi1 = 0;//1
int* pi2 = NULL//2　　

　　1和2是等价的。在这里，根据不同上下文，数字0被重载了，表示null指针。

　　void指针是通用类型指针，用来存放任何数据类型的引用。任何指针都可以被赋值给void指针，也可以转换成原来的指针类型，因此我们应该小心不能胡乱转换，因为不同类型的指针长度不一定相同。使用sizeof()函数打印指针的长度：

printf("size of *pi is : %d\n", sizeof(*pi));

　　当指针被声明全局或静态，就会在程序启动时被初始化为NULL。指针的实际长度取决于使用的机器和编译器。不同的计算机给C的数据类型分配空间采用不同的数据模型。一种操作系统可能支持多种模型，具体采用哪种通常由编译器决定。

　　使用指针时可能遇到一下预定义类型：

　　①、size_t ：用于安全的表示长度；

　　②、ptrdiff_t：用于处理指针算术运算；

　　③、intptr_t和uintptr_t：用于存储指针地址；

　　size_t类型表示C中任何对象能达到的最大长度。它是无符号整数。size_t作为sizeof操作符的返回值类型，同时也是很多函数如malloc和strlen的参数类型。打印size_t可以用 %zu 或 %u格式说明符。

size_t s = sizeof(pi);
printf("s is : %zu\n",s);

　　intptr_t和uintptr_t类型用来存放指针地址。它们提供了一种可移植且安全的方法声明指针，而且和系统中使用的指针长度相同。当可移植性和安全性变得重要时，就应该使用这些类型。

#include <stdint.h>
main()
{
    int im = 100;
    intptr_t* iptr = &im;
    printf("iptr is : %p\n", iptr);
　　//iptr is : 0xbfebdb30
}

　　指针有如下几种操作符：

　　*　　　　声明指针

　　*　　　　解引指针

　　->　　　   指向操作符

　　+　　　　加法

　　-　　　　 减法

　　== ！=　  相等、不等

　　> >= < <= 大于大于等于小于小于等于

　　数据指针可以执行以下算数运算：

　　加上整数；实际加的数是整数与指针数据类型对应字节的乘积。

　　减去整数；原理同上。

　　两个指针相减；一个指针减去另一个指针得到两个指针间的差值。同样这个差值是"单位"数，是实际地址差除以数据对应字节数的值。ptrdiff_t类型用于表示两个指针差值的可移植方式。

　　比较指针；差值和比较指针通常在数组方面比较有用，可以用来判断元素顺序。

　　大部分系统基本数据类型的长度：

　　byte 　　　　1

　　char 　　　　1

　　short　　　　2

　　int 　　　　    4

　　long　　　　  8

　　float 　　　　 4

　　double　　　  8

　　现在来对一个指向数组的指针做加法，看看输出的结果：

int vector[] = {100, 200, 300};
int* vpi = vector;
printf("vpi is : %p\n", vpi);//vpi is : 0xbff740c0
vpi +=1;
printf("vpi is : %p\n", vpi);//vpi is : 0xbff740c4
vpi +=1;
printf("vpi is : %p\n", vpi);//vpi is : 0xbff740c8

　　指针支持多层间接引用。指向指针的指针叫做“双重指针”。

char* titles[] = {"titanic", "jack", "rose", "ocean", "big ship", "naked"};
char* *human[2];
char* *object[3];
human[0] = &titles[1];
human[1] = &titles[2];
object[0] = &titles[0];
object[1] = &titles[3];
object[2] = &titles[4];
printf("human[1] is : %s\n", *human[1]);
//human[1] is : rose

　　如果字符串的地址变了，只需要修改titles就可以了，不需要连human和object数组一起修改。

　　 常量与指针。指向常量的指针意味着你不能通过接引修改它所引用的值。指向非常量的常量指针意味着指针不可变，但是指向的数据可变。指向常量的常量指针本身不能被修改，所指向的数据也不能被修改。看看区别：

const int con = 50;
const int * pcon = &con;//指向常量数据的非常量指针
printf("pcon is : %p\n", pcon);//pcon is : 0xbfefd754
int ncon = 50;
int* const pncon = &ncon;//指向非常量数据的常量指针
printf("pncon is : %p\n", pncon);//pncon is : 0xbfefd758
const int * const pcncon = &con;//指向常量数据的常量指针
printf("pcncon is : %p\n", pcncon);//pcncon is : 0xbfefd754

　　现在来看看本节的最后一种指针：指向“指向常量的常量指针”的指针。除了它本身能改以外（重新赋其它地址），它所指向的指针（值）和解引的数据都是不可修改的。有些指针比较长，读的时候可以从右往左读，const和int被*分开时，表示不是常量数据，两个紧挨着，前后关系不重要，都表示常量数据。从右边往左边读，第一个*表示是一个指针，一个被*分开的const表示是一个常量指针，又一个*表示这是一个指向指针的指针，const int表示指向的是常量整形数据指针，因此是一个指向“指向常量数据的指针”的指针。

const int * const * pcpncon = &pcncon;
printf("pcpncon is : %p\n pcncon is : %p\n con is :%d\n", pcpncon, *pcpncon, **pcpncon);
//pcpncon is : 0xbf8e20c8
//pcncon is : 0xbf8e20c0
//con is :50