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引言
昨天說了指針的前一部分,和這一部分才能完全構成指針的基本知識,要把昨天的都一起看,收穫更大,多看一遍,差不多就明白了。
5.數組和指針的關係
數組的數組名其實可以看作一個指針。看下例:
例九:
intarray[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},value;
value=array[0]; //也可寫成:value=*array;
value=array[3]; //也可寫成:value=*(array+3);
value=array[4]; //也可寫成:value=*(array+4);
上例中,一般而言數組名array代表數組本身,類型是int[10],但如果把array看做指針的話,它指向數組的第0個單元,類型是int*,所指向的類型是數組單元的類型即int。因此*array等於0就一點也不奇怪了。同理,array+3 是一個指向數組第3 個單元的指針,所以*(array+3)等於3。其它依此類推。
例十:
char *str[3]={
"Hello,thisisasample!",
"Hi,goodmorning.",
"Helloworld"
};
chars[80];
strcpy(s,str[0]); //也可寫成strcpy(s,*str);
strcpy(s,str[1]); //也可寫成strcpy(s,*(str+1));
strcpy(s,str[2]); //也可寫成strcpy(s,*(str+2));
上例中,str是一個三單元的數組,該數組的每個單元都是一個指針,這些指針各指向一個字符串。把指針數組名str當作一個指針的話,它指向數組的第0號單元,它的類型是char**,它指向的類型是char*。*str也是一個指針,它的類型是char*,它所指向的類型是char,它指向的地址是字符串"Hello,thisisasample!"的第一個字符的地址,即'H'的地址。注意:字符串相當於是一個數組,在內存中以數組的形式儲存,只不過字符串是一個數組常量,內容不可改變,且只能是右值.如果看成指針的話,他即是常量指針,也是指針常量.
str+1也是一個指針,它指向數組的第1號單元,它的類型是char**,它指向的類型是char*。
*(str+1)也是一個指針,它的類型是char*,它所指向的類型是char,它指向"Hi,goodmorning."的第一個字符'H'
在不同的表達式中數組名array可以扮演不同的角色。在表達式sizeof(array)中,數組名array代表數組本身,故這時sizeof函數測出的是整個數組的大小。在表達式*array中,array扮演的是指針,因此這個表達式的結果就是數組第0號單元的值。sizeof(*array)測出的是數組單元的大小。
表達式array+n(其中n=0,1,2,.....)中,array扮演的是指針,故array+n的結果是一個指針,它的類型是TYPE *,它指向的類型是TYPE,它指向數組第n號單元。故sizeof(array+n)測出的是指針類型的大小。在32位程序中結果是4
例十一:
int array[10];
int (*ptr)[10];
ptr=&array;:
上例中ptr 是一個指針,它的類型是int(*)[10],他指向的類型是int[10] ,我們用整個數組的首地址來初始化它。在語句ptr=&array中,array代表數組本身。
本節中提到了函數sizeof(),那麼我來問一問,sizeof(指針名稱)測出的究竟是指針自身類型的大小呢還是指針所指向的類型的大小?答案是前者。例如:
int(*ptr)[10];
則在32位程序中,有:
sizeof(int(*)[10])==4
sizeof(int[10])==40
sizeof(ptr)==4
實際上,sizeof(對象)測出的都是對象自身的類型的大小,而不是別的什麼類型的大小。
6、指針和結構類型的關係
例十二:
struct MyStruct
{
int a;
int b;
int c;
};
struct MyStruct ss={20,30,40};
struct MyStruct *ptr=&ss;
//MyStruct *,它指向的類型是MyStruct。
int *pstr=(int*)&ss;
//它被指向的類型ptr是不同的。
請問怎樣通過指針ptr來訪問ss的三個成員變量?
答案:
ptr->a; //指向運算符,或者可以這們(*ptr).a,建議使用前者
ptr->b;
ptr->c;
又請問怎樣通過指針pstr來訪問ss的三個成員變量?
答案:
*pstr; //訪問了ss的成員a。
*(pstr+1); //訪問了ss的成員b。
*(pstr+2) //訪問了ss的成員c。
雖然我在我的MSVC++6.0上調式過上述代碼,但是要知道,這樣使用pstr來訪問結構成員是不正規的,為了說明為什麼不正規,讓我們看看怎樣通過指針來訪問數組的各個單元: (將結構體換成數組)
例十三:
int array[3]={35,56,37};
int *pa=array;
通過指針pa訪問數組array的三個單元的方法是:
*pa; //訪問了第0號單元
*(pa+1); //訪問了第1號單元
*(pa+2); //訪問了第2號單元
從格式上看倒是與通過指針訪問結構成員的不正規方法的格式一樣。
所有的C/C++編譯器在排列數組的單元時,總是把各個數組單元存放在連續的存儲區裡,單元和單元之間沒有空隙。但在存放結構對象的各個成員時,在某種編譯環境下,可能會需要字對齊或雙字對齊或者是別的什麼對齊,需要在相鄰兩個成員之間加若干個"填充字節",這就導致各個成員之間可能會有若干個字節的空隙。
所以,在例十二中,即使*pstr訪問到了結構對象ss的第一個成員變量a,也不能保證*(pstr+1)就一定能訪問到結構成員b。因為成員a和成員b之間可能會有若干填充字節,說不定*(pstr+1)就正好訪問到了這些填充字節呢。這也證明了指針的靈活性。要是你的目的就是想看看各個結構成員之間到底有沒有填充字節,嘿,這倒是個不錯的方法。不過指針訪問結構成員的正確方法應該是象例十二中使用指針ptr的方法。
7、指針和函數的關係
int fun1(char *,int);
int (*pfun1)(char *,int);
pfun1=fun1;
int a=(*pfun1)("abcdefg",7);//通過函數指針調用函數。
可以把指針作為函數的形參。在函數調用語句中,可以用指針表達式來作為實參。
例十四:
int fun(char *);
inta;
char str[]="abcdefghijklmn";
a=fun(str);
int fun(char *s)
{
int num=0;
for(int i=0;;)
{
num+=*s;s++;
}
return num;
}
這個例子中的函數fun統計一個字符串中各個字符的ASCII碼值之和。前面說了,數組的名字也是一個指針。在函數調用中,當把str作為實參傳遞給形參s後,實際是把str的值傳遞給了s,s所指向的地址就和str所指向的地址一致,但是str和s各自佔用各自的存儲空間。在函數體內對s進行自加1運算,並不意味著同時對str進行了自加1運算。
8、指針類型轉換
當我們初始化一個指針或給一個指針賦值時,賦值號的左邊是一個指針,賦值號的右邊是一個指針表達式。在我們前面所舉的例子中,絕大多數情況下,指針的類型和指針表達式的類型是一樣的,指針所指向的類型和指針表達式所指向的類型是一樣的。
例十五:
float f=12.3;
float *fptr=&f;
int *p;
在上面的例子中,假如我們想讓指針p指向實數f,應該怎麼辦?
是用下面的語句嗎?
p=&f;
不對。因為指針p的類型是int *,它指向的類型是int。表達式&f的結果是一個指針,指針的類型是float*,它指向的類型是float。兩者不一致,直接賦值的方法是不行的。至少在我的MSVC++6.0上,對指針的賦值語句要求賦值號兩邊的類型一致,所指向的類型也一致,其
它的編譯器上我沒試過,大家可以試試。為了實現我們的目的,需要進行"強制類型轉換":
p=(int*)&f;
如果有一個指針p,我們需要把它的類型和所指向的類型改為TYEP *TYPE,那麼語法格式是:(TYPE *)p;這樣強制類型轉換的結果是一個新指針,該新指針的類型是TYPE*,它指向的類型是TYPE,它指向的地址就是原指針指向的地址。而原來的指針p的一切屬性都沒有被修改。(切記)一個函數如果使用了指針作為形參,那麼在函數調用語句的實參和形參的結合過程中,必須保證類型一致,否則需要強制轉換
例十六:
void fun(char*);
int a=125,b;
fun((char*)&a);
void fun(char*s)
{
charc;
c=*(s+3);*(s+3)=*(s+0);*(s+0)=c;
c=*(s+2);*(s+2)=*(s+1);*(s+1)=c;
}
注意這是一個32位程序,故int類型佔了四個字節,char類型佔一個字節。函數fun的作用是把一個整數的四個字節的順序來個顛倒。注意到了嗎?在函數調用語句中,實參&a的結果是一個指針,它的類型是int *,它指向的類型是int。形參這個指針的類型是char *,它指向的類型是char。這樣,在實參和形參的結合過程中,我們必須進行一次從int*類型到char*類型的轉換。結合這個例子,我們可以這樣來想象編譯器進行轉換的過程:編譯器先構造一個臨時指針char*temp,然後執行temp=(char*)&a,最後再把temp的值傳遞給s。所以最後的結果是:s的類型是char*,它指向的類型是char,它指向的地址就是a的首地址。
我們已經知道,指針的值就是指針指向的地址,在32位程序中,指針的值其實是一個32位整數。那可不可以把一個整數當作指針的值直接賦給指針呢?就象下面的語句:
unsigned int a;
TYPE *ptr; //TYPE是int,char或結構類型等等類型。
a=20345686;
ptr=20345686; //我們的目的是要使指針ptr指向地址20345686
ptr=a; //我們的目的是要使指針ptr指向地址20345686
編譯一下吧。結果發現後面兩條語句全是錯的。那麼我們的目的就不能達到了嗎?不,還有辦法:
unsigned int a;
TYPE *ptr; //TYPE是int,char或結構類型等等類型。
a=N //N必須代表一個合法的地址;
ptr=(TYPE*)a; //呵呵,這就可以了。
嚴格說來這裡的(TYPE*)和指針類型轉換中的(TYPE*)還不一樣。這裡的(TYPE*)的意思是把無符號整數a的值當作一個地址來看待。上面強調了a的值必須代表一個合法的地址,否則的話,在你使用ptr的時候,就會出現非法操作錯誤。
想想能不能反過來,把指針指向的地址即指針的值當作一個整數取出來。完全可以。下面的例子演示了把一個指針的值當作一個整數取出來,然後再把這個整數當作一個地址賦給一個指針:
例十七:
int a=123,b;
int *ptr=&a;
char *str;
b=(int)ptr; //把指針ptr的值當作一個整數取出來。
str=(char*)b; //把這個整數的值當作一個地址賦給指針str。
現在我們已經知道了,可以把指針的值當作一個整數取出來,也可以把一個整數值當作地址賦給一個指針。
9、指針的安全問題
看下面的例子:
例十八:
char s='a';
int *ptr;
ptr=(int *)&s;
*ptr=1298;
指針ptr是一個int *類型的指針,它指向的類型是int。它指向的地址就是s的首地址。在32位程序中,s佔一個字節,int類型佔四個字節。最後一條語句不但改變了s所佔的一個字節,還把和s相臨的高地址方向的三個字節也改變了。這三個字節是幹什麼的?只有編譯程序知道,而寫程序的人是不太可能知道的。也許這三個字節裡存儲了非常重要的數據,也許這三個字節里正好是程序的一條代碼,而由於你對指針的馬虎應用,這三個字節的值被改變了!這會造成崩潰性的錯誤。
讓我們再來看一例:
例十九:
char a;
int *ptr=&a;
ptr++;
*ptr=115;
該例子完全可以通過編譯,並能執行。但是看到沒有?第3句對指針ptr進行自加1運算後,ptr指向了和整形變量a相鄰的高地址方向的一塊存儲區。這塊存儲區裡是什麼?我們不知道。有可能它是一個非常重要的數據,甚至可能是一條代碼。而第4句竟然往這片存儲區裡寫入一個數據!這是嚴重的錯誤。所以在使用指針時,程序員心裡必須非常清楚:我的指針究竟指向了哪裡。在用指針訪問數組的時候,也要注意不要超出數組的低端和高端界限,否則也會造成類似的錯誤。在指針的強制類型轉換:ptr1=(TYPE*)ptr2中,如果sizeof(ptr2的類型)大於sizeof(ptr1的類型),那麼在使用指針ptr1來訪問ptr2所指向的存儲區時是安全的。如果sizeof(ptr2 的類型)小於sizeof(ptr1的類型),那麼在使用指針ptr1來訪問ptr2所指向的存儲區時是不安全的。至於為什麼,讀者結合例十八來想一想,應該會明白的。
小結
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