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彻底搞懂C语言指针

码农黄 1184

前言:

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指针是C语言的难点,本篇文章总结一下各类指针的用法。

指针是个变量,它存储的是变量的地址,这个地址指向哪里,取决于指针的类型,指针类型包括以下几种:

基本类型指针

数组类型指针

函数类型指针

结构体类型指针

联合体类型指针

指针类型指针

无具体类型指针

下面阐述各个类型指针的使用方法。

一.基本类型指针

声明方式:

基本类型*p;

变量p是一个基本类型指针,p存储的是基本类型变量的地址,表示p指向了基本类型,基本类型包括char,short,int,float,long,double。

例如int*p,p就变成了一个整型指针,如下图

使用例子:

#include <stdio.h>void swap(int* a, int* b);int main(int args, char *argv[]) {	int a = 10;	int b = 20;	int*pa = &a;//获取变量a的地址赋值给指针pa	int* pb = &b;	printf("%i\n", *pa);//输出10	*pa = *pa + 1;	printf("%i\n", *pa);//输出11	int* clonep = pa;	printf("%i\n", *clonep);//输出11	clonep = pb;	printf("%i\n", *clonep);//输出20	int c = *pa;	printf("%i\n", c);//输出11	c = c + 1;	printf("%i\n", c);//输出12	printf("%i\n", *pa);//输出11	// 互换pa和pa指向的变量的值	swap(pa, pb);	printf("%i\n", a);//输出20	printf("%i\n", b);//输出11}// 互换a和b两个变量的值void swap(int* a, int* b) {	int temp = *a;	*a = *b;	*b = temp;}

从上面代码的例子,可以看出以下几点:

a.通过&运算符可以获取一个变量的地址,&运算符只能获取内存变量的地址,不能对常量或者寄存器变量进行&操作。

b.可以通过*p,获取指针p指向的变量的值。

c.函数调用时,会把传入的变量拷贝一份作为参数,这里的拷贝就是把变量的值拷贝了一份,自此后,参数就是一个新的变量,它与传入的变量的值相同,任何对参数值的修改,都不会影响到传入的变量。

指针也是变量,只不过指针的值是地址罢了,所以也可以把指针变量传入给函数作为参数(代码21行),函数调用时,会把传入的指标变量拷贝一份作为参数,这个参数就是一个新的指针变量,它与传入的指针变量指向了同一个地址,所以在函数内部可以对这个参数指针指向的变量进行操作,效果与传入的指针变量一样。

二.数组类型指针

一维数组类型指针的声明方式:

T (*p)[N]

变量p是一个数组指针,p存储的是一维数组T[N]的地址,表示p指向了一维数组,一维数组的长度为N,一维数组每一项的数据类型为T,T可以是基本类型,指针,结构体,联合体。

例如int (*p)[2] 表示p指向了一维整型数组,这个整型数组长度为2,如下图是一个二维数组a[3][2],这个二维数组由3个一维数组(每个一维数组有2个整型元素)组成。

一维数组指针

使用例子

#include <stdio.h>int main(int args, char *argv[]) {	int a[3][2] = { {1,2},{3,4},{5,6} };	int(*p)[2] = a;	printf("%i\n", **p++);//输出1	printf("%i\n", **p++);//输出3	printf("%i\n", **p);////输出5	p = &a[0];	printf("%i\n", **++p);//输出3	printf("%i\n", **++p);//输出5	printf("%i\n", **p);////输出5}

上面代码例子定义了一个二维数组a[3][2]

第4行代码:int(*p)[2] = a;a是二维数组的首地址,它是一个常量,所以可以直接赋值给p,a与一维数组a[0]的地址相同即a=&a[0],此时p存储的就是一维数组a[0]的地址,指向了一维数组a[0]。

第5行代码:**和++运算都属于一元运算符,它们的优先级相同,但运算方向是从右向左的,因此先执行p++,而p++的意思是先操作p变量,然后再将p变量+1,这里操作p变量的意思是先执行**p,为什么需要两个*才能获取到二维数组的元素值呢,原因如下:

**p是从右向左执行的,先执行右边的*,因此先执行*p,*p的意思获取p指向的变量,而p指向的是一维数组,所以*p的结果就是a[0],a[0]是个一维数组,所以**p=*(a[0]),C语言规定,对数组可以执行*操作时,会临时转化为一个指针,因此可以a[0]就临时变成了一个指针,再次对a[0]进行*操作后,就获取到了a[0]这个一维数组第一个元素的值即1。

第6行代码:第5行代码p++后,p指向了a[1]的地址,如下图

类似于第5行代码的执行方式,此时**p++后,获取的变量值为a[1]的第一个元素即3

第7行代码:第6行代码p++后,p指向了a[2]的地址,如下图

因此执行**p后获取了a[2]数组的第一个元素即5。

第8行代码:第8行代码p = &a[0];获取第一个一维数组的地址,赋值给变量p。

第9行代码:printf("%i\n", **++p);先对p变量+1,执行后,p指向了a[1],然后再执行**就获取到了a[1]的第一个元素。

上述介绍的是一维数组指针,其实可以扩展到N维数组指针,声明方式如下:

T (*p)[N1][N2][N3]...[NN]

p为指向一个N维数组,这个N维数组存储的数据类型为T。

假设一个三维数组a[4][3][2],定义二维整型数组指针p,声明如下:

int (*p)[3][2];

p就是一个二维整型数组指针,p指向了二维数组,这个二维数组,有3行两列数据,每个存储单元存储的是整型数据,代码例子如下:

#include <stdio.h>int main(int args, char *argv[]) {	int a[4][3][2] = { 		{		    {1,2},{3,4},{5,6}		},		{			{7,8},{9,10},{11,12}		},		{			{13,14},{15,16},{17,18}	    } ,        {		   {19,20},{21,22},{23,24}		}	};	int(*p)[3][2] = a;	printf("%i\n", ***p++);//输出1	printf("%i\n", ***p++);//输出7	printf("%i\n", ***p);////输出13	p = &a[0];	printf("%i\n", ***++p);//输出7	printf("%i\n", ***++p);//输出13	printf("%i\n", ***p);////输出13}

好了,数组指针就介绍到这里了。

与数组指针比较类似的一个概念就是指针数组,指针数组是一个数组,数组的每个元素是个指针,这个指针可以是一个任何类型的指针,声明如下:

T *p[N];

p是个数组,这个数组长度为N,数组中的每个元素包含一个指向类型T的指针。

例如int *p[6],p是个数组,它的长度为6,每个数组存储的是整型指针,如下图

整型指针数据

T可以是基本类型,结构体类型,联合体类型,指针类型等。

代码例子

#include <stdio.h>int main(int args, char *argv[]) {	int a = 1;	int b = 2;	int c = 3;	int* pa = &a;	int* pb = &b;	int* parray[3] = {pa,pb,&c};	printf("%i\n", *parray[0]);//输出1	printf("%i\n", *parray[1]);//输出2	printf("%i\n", *parray[2]);//输出3}

当然p也可以是N维数组,N维数组中存储的是指向T类型的指针,声明如下:

T *p[N1][N2][N3]....[NN];

现在来对比下:数组指针和指针数组的声明方式,看看有什么区别?

数组指针:T (*p)[N]

指针数组:T *p[N]

看起来声明方式比较类似,我们可以通过运算符优先级来分析上边的表达式,为什么是数组指针或者指针数组。

(),[]运算符的优先级大于*运算符,(),[]优先级相同,(),[]从左向右进行运算

先来看看T (*p)[N]

先执行(*p),这个执行后,表示p是一个指针,然后这个指针指向哪里呢?紧接着执行[N],表示这个指针指向了一个一维数组,这个一维数组的长度为N,最后的T表示数组中每个元素的类型。

T *p[N]

没有了(),[N]的优先级比*高,所以先执行p[N],表示p是一个长度为N的数组,数组里元素的类型是什么呢?,然后执行*p,表示数组中元素存储的是指针,最后的T表示指针指向的类型为T。

因此通过优先级分析,即使以后忘了,也可以通过这种方式回忆起来。

三.函数类型指针

声明如下:

T (*p)(参数1,.....参数n)

p存储的函数的地址,指向了函数,函数的返回类型为T,参数列表为参数1~参数n。

例如一个例子int (*p)(int a, int b),表示p是个函数指针,函数的返回类型为整型,参数列表为两个整型。

代码例子:

#include <stdio.h>int swap(int i, int j);int main(int args, char *argv[]) {    int a = 1;    int b = 2;    int (*f)(int i, int j);    f = swap;    printf("%i", (*f)(a, b));//输出3    printf("%i", f(a, b));//输出3}int swap(int i, int j) {    return i + j;}

T (*p)(参数1,.....参数n)中T可以为基本类型,指针,结构体,联合体。

函数指针作为指针,同样也可以作为函数的参数,例子如下

#include <stdio.h>int swap(int i, int j);void test(int i, int j, int (*f)(int i, int j));int main(int args, char *argv[]) {    int a = 1;    int b = 2;    test(a, b, swap);}void test(int i, int j, int (*f)(int i, int j)) {    printf("%i",(*f)(i,j));//输出3};int swap(int i, int j) {    return i + j;}

第7行代码:swap是一个函数地址,是个常量,将这个函数地址传输给函数时,自动转化为函数指针。

好了,函数指针介绍到这里了。

有一个与函数指针容易混淆的概念就是返回指针的的函数,返回指针的函数的声明方式如下:

T *f(参数列表)

f是一个函数,它的返回类型为指向T的指针,T可以是基本类型,指针,结构体,联合体。

函数指针和返回函数的指针这两个概念容易混淆,不过可以根据运算符的优先级分析,快速得出一个表达式是函数指针还是返回函数的指针,如下所示

函数指针:T (*p)(参数列表n)

返回指针的函数: T *f(参数列表n)

先分析T (*p)(参数列表n),()的优先级比*高,()从左向右开始运算,因此先运算(*p),运算后,表明p就是一个指针,然而这个指针指向哪里呢?紧接着分析(参数列表n),分析(参数列表n)后,表明指针指向了一个函数,这个函数的参数列表就是参数列表n,然后再分析这个函数的返回类型,发现函数的返回类型为T,因此p就是一个指向函数的指针,函数的参数列表为参数列表n,返回类型为T。

再来分析T *f(参数列表n),()的优先级比*高,因此先运算f(参数列表n),表明f是一个函数,这个函数的参数列表为参数列表n,那么这个函数的返回类型什么呢?,紧接着分析*,表明返回的类型为一个指针,这个指针指向哪里呢?再分析T,这个指针指向T,因此f是一个函数,参数列表为参数列表n,返回值为指向T类型的指针。

四.结构体类型指针

声明方式如下:

struct 结构体类型 {

.............

}*p;

例如结构体声明如下

struct point {

int x=10;

int y=20;

} ;

那么结构体类型指针声明如下

struct point *p;p就是一个指向结构体类型point的指针。

例子如下

#include <stdio.h>struct point {	int x;	int y;};int main(int args, char *argv[]) {    struct point p;	p.x = 10;	p.y = 20;	struct point* pp = &p;	printf("%i\n", p.x);//输出10	printf("%i\n", (*pp).x);//输出10	printf("%i\n", (*pp).y);//输出20	printf("%i\n", pp->x);//输出10	printf("%i\n", pp->y);//输出20}

上述代码中->是C语言提供的结构体指针访问成员的快捷方式。

结构体类型指针,也可以作为函数参数和返回值

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>struct point {	int x;	int y;};struct point* copy(struct point* p);int main(int args, char *argv[]) {    struct point p;	p.x = 10;	p.y = 20;	struct point *copyp = copy(&p);	copyp->x = 30;	copyp->y = 40;	printf("%i\n", copyp->x);//30	printf("%i\n", copyp->y);//40	printf("%i\n", p.x);//10	printf("%i\n", p.y);//20}struct point *copy(struct point *p) {	struct point* clone = malloc(sizeof(struct point));	clone->x = p->x;	clone->y = p->y;	return clone;}

第22行代码:通过malloc分配一个结构体point,point占用的空间在编译时已经能够确定,因此通过malloc创建一个结构体指针是很常见的一种方式。

五.联合体类型指针

联合体类型指针的申明方式如下:

union 联合体类型 {

.........

} *p;

下边为例子

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>union tag* copy(union tag* p);union tag {	int itag;	float ftag;};int main(int args, char *argv[]) {	union tag t;	t.itag = 2;	union tag* p = &t;	printf("%i\n", p->itag);	union tag *copyp = copy(p);//2	printf("%f\n", copyp->ftag);//12.200000}union tag*copy(union tag*p) {	union tag* clone = malloc(sizeof(union tag));	clone->ftag = p->itag + 10.2f;	return clone;}

第16行代码:联合体也可以作为函数的参数,也可以作为函数的返回值。

六.指针类型指针

指针类型指针就是指向指针的指针。

声明格式如下:

T **p;

T类型可以是基本类型,结构体,联合体,指针。

例如char **p表示p指针指向字符指针,如下图

如上图所示p是个指针,它存储的指向char类型指针m的地址,m为一个指向字符的指针。

例子如下

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>void print(char* chars[]);int main(int args, char *argv[]) {	char* pc1 = "hello,world";	char* pc2 = "how old are you";	char** p1 = &pc1;	char* pca[2] = { pc1,pc2 };//pca是个数组,存储两个char*	printf("%s\n", *p1);//hello,world	printf("%s\n", pca[0]);//hello,world	printf("%s\n", pca[1]);//how old are you	printf("%s\n", *pca);////hello,world	print(pca);}void print(char* chars[]) {	printf("%s\n", *chars++);//hello,world	printf("%s\n", *chars);//how old are you}

第8行代码:pca是一个数组,这个数组有2个元素,存储的指向char类型的指针。

第13行代码:pca是一个常量,C语言规定,一个数组传递给函数作为参数时,会自动转化为一个指针。

第16行代码:chars变成一个指针,这个指针指向了指针数组的首地址,如下图

七.无具体类型指针

声明格式如下:

void *

表明该指针不能确定指向哪里,因此可以将任何指针赋值给该类型的指针。

代码如下:

#include <stdio.h>int main(int args, char *argv[]) {	char* pc = "hello,world";	void* pcvoid = pc;	printf("%s", (char*)pcvoid);//输出hello,world}

番外篇

对指针可以增加限制符const

const T *const D

第一个const表示指针指向的内容不可以变,第二个const表示指针不能修改即指针变量的地址不能修改。

标签: #c语言指针读取