前言

指針是c語言為什么如此流行的一個重要原因，正是有了指針的存在，才使得c/c++能夠可以比使用其他語言編寫出更為緊湊和有效的程序，可以說，沒有掌握指針，就沒有權(quán)利說自己會用c/c++.然而。然而對于大多數(shù)初學(xué)者，面對指針這個概念簡直是望而生畏，如果前期指針運用的不熟練，后期編寫的程序隨時都有可能成為一顆定時炸彈，因此今天我就花點時間給大家解釋一下我自己對c/c++中指針的理解。

一，內(nèi)存和地址

我們知道，計算機內(nèi)存的每個字節(jié)都有一個唯一的地址，CPU每次尋址就是通過固定的步長（這就解釋了為什么需要內(nèi)存對齊）來跳躍進行尋址的。舉個例子，我們可以把內(nèi)存看做是一條長街上的一排房屋，每個房屋都有自己固定的門牌號，每座房屋里面都可以容納數(shù)據(jù)，為了讀取到某個房屋里面的數(shù)據(jù)，我們必須知道這個房屋的門牌號，根據(jù)這個門牌號來打開這個房間，取走數(shù)據(jù)。同樣，計算機也必須為每個內(nèi)存字節(jié)都編上號碼，就像門牌號一樣，每個字節(jié)的編號是唯一的，根據(jù)編號可以準(zhǔn)確地找到某個字節(jié)。

二，指針的本質(zhì)就是地址

當(dāng)我們在程序中聲明一個變量并給這個變量賦值的時候，編譯器做了什么呢？實際上，變量名代表內(nèi)存中的一個存儲單元，在編譯器對程序編譯連接的時候由系統(tǒng)給變量分配一個地址：

int a = 10;

上面這行代碼我們定義并初始化了這個變量a，系統(tǒng)會為a分配一塊內(nèi)存單元，a只是這塊內(nèi)存單元的別名，在程序中從變量中取值，實際上是通過變量名找到相應(yīng)的內(nèi)存單元，從其中讀取數(shù)據(jù)。

假如系統(tǒng)為變量 a 分配的內(nèi)存地址為0xFF00, 那么我們可以說這個地址就是變量 a 的門牌號。一個變量的地址稱為該變量的指針。所以說，指針的本質(zhì)就是地址，指針變量是一種特殊的變量，它專門保存指針(也即地址)，當(dāng)我們說這個地址對應(yīng)的內(nèi)存單元的時候，我們可以說這個指針指向這塊內(nèi)存單元。

例如：

int a = 10;  
int* p = &a;  //定義指針變量 p
*p = 20;      //將指針p指向的值修改為 20

上面兩行代碼中，我們首先定義了一個整型變量 a ,然后又定義了一個指針變量 p 指向 a .第二行代碼中，符號&代表取地址，相當(dāng)于把變量a的地址賦值給了指針變量p(p指向a)，*加在指針變量前面代表解引用，意思找到指針p指向的值，因此，第三行代碼的意思就是講p指向的值也就是a修改為20.總之一定要記住，符號&代表取值，符號*代表解引用：

這三行代碼的內(nèi)存模型如下：

我們假設(shè)系統(tǒng)給變量 a 分配的內(nèi)存首地址為2000，我們又聲明了一個指針變量p，這個p也是要占用內(nèi)存空間的（32位系統(tǒng)占用4個字節(jié)，64位系統(tǒng)占用8個字節(jié)，請思考為什么），只不過這個變量p保存的內(nèi)容是變量a的地址，也就是2000，當(dāng)我們想通過p來操縱a的話，首先要根據(jù)p保存的地址找到它指向的內(nèi)容，也就是解引用*p，當(dāng)*p的內(nèi)容放生改變的時候，首地址為2000的內(nèi)存單元存儲的值也會做出改變，因此變量當(dāng)*p被重新賦值為20的時候，變量a的值也會做出改變，變?yōu)?0.

由此擴展到二級指針，如果我們再定義一個指針變量q來指向p，那么q就是一個二級指針，因為它指向的對象還是一個指針，只不過比他自己低一級，是一級指針,那么二級指針如何定義呢，請看下面的代碼：

int a = 10;
int* p = &a;
int** q = &p;

上面第三行代碼就是定義了一個二級指針q，它指向的是一級指針p，而一級指針p又指向了變量a，它的內(nèi)存模型如下圖所示：

二級指針q保存的內(nèi)容為一級指針p的地址而非內(nèi)容，注意p地址是2008，p的內(nèi)容為2000. 因此對q進行解引用也即*q得出的是p,也就是2008,再對(*q)進行解引用也即*(*q)得出的才是變量a的值，由于運算符的結(jié)合性自右向左，因此括號可以省略，也即**q才是a的值。我們可以編寫代碼試一下：

cout <<"a的值為："<< **q << endl;

我們觀察一下輸出結(jié)果：

沒錯，輸出的結(jié)果完全正確。

由此再擴充到多級指針，二級指針是指向一級指針的指針，那么n級指針便是指向n-1級指針的指針，以此類推。

三，常量指針與指針常量

請看下面兩行代碼：

int a = 10;
const int * p1 = &a;    //常量指針
int * const p2 = &a;    //指針常量

上面第二行代碼中的p1是一個常量指針，就是指向常量的指針變量。意味著它指向的值不可以修改，但是指針的指向可以修改：

int a = 10;
int b = 20;
const int * p1 = &a;    //常量指針
*p1 = 100;  //錯誤，常量指針指向的值不可以修改
p1 = &b;   //正確

而對于指針常量，它本質(zhì)是一個常量，但是由指針修飾。意味著它指向的值可以修改，但是指針的指向不可修改，與常量指針剛剛相反：

int a = 10;
int b = 20;
int * const p1 = &a;    //指針常量
*p1 = 100;  //正確
p1 = &b;   //錯誤，指針的指向不可以修改

因此，我們總結(jié)下：

四，指針與數(shù)組

我們知道，一維數(shù)組名本身就是一個指針，但是在使用的過程中要小心，因為這個指針分為指向數(shù)組首元素的指針與指向整個數(shù)組的指針，那么如何區(qū)分它們呢？我們來看下面幾行代碼：

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* p1 = arr;
int* p2 = &arr[0];
int* p3 = &arr;    //報錯

上面三行代碼中，其中p1與p2是等價的，因為數(shù)組名arr本身就是一個指針，但是這個指針不是指向整個數(shù)組，而是指向數(shù)組的首元素的地址。第四行直接報錯，因為&arr指的是整個數(shù)組的指針，不能把數(shù)組指針賦值給整形指針。雖然arr與&arr在數(shù)值上是相同的，但是兩者意義不同。意味著&arr它的步長為整個數(shù)組，而對于arr，步長為單個元素。

所以，我們得出結(jié)論，對于一維數(shù)組arr：

在定義了指向數(shù)組首元素的指針變量后，我們可以通過這個指針變量來訪問數(shù)組元素：

  int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
  int* p1 = arr;
  int length = sizeof(arr) / sizeof(int);
  for (int i = 0; i < length; i++)
  {
    cout << p1[i] << endl;
    cout << *(p1 + i) << endl;
  }

上面幾行代碼中，p1[i]與*(p1+i)兩者是等價的，所以輸出的結(jié)果一樣。但是要注意，當(dāng)用sizeof操作符操作arr的時候，這個時候不能把arr當(dāng)做一個指針來對待，因為sizeof操作數(shù)組的時候它返回的是數(shù)組的字節(jié)長度，而單個指針變量只占用四個字節(jié)。上面循環(huán)體中，我們也可以通過下面方式訪問：

cout << *p1++ << endl;  
cout << *(p1++) << endl;

*p1++與*(p1++)是等價的，這是因為++的運算符優(yōu)先級比*要高，因此不管你加不加括號，都會優(yōu)先執(zhí)行p++，然而p++是先返回p的值，再與*結(jié)合，最后p再向后移動一位。

不過在這里要特別注意，有一種情況下我們是不能通過sizeof操作符來計算數(shù)組的長度的，就是當(dāng)數(shù)組名作為函數(shù)參數(shù)傳遞的時候：

void test(int arr[])
{
  int lenth = sizeof(arr) / sizeof(int);
}

上面這行代碼語法上沒有問題，但是得出的結(jié)果卻不是我們想要的結(jié)果，為什么呢，這是因為數(shù)組名作為函數(shù)傳遞的時候，會退化成一個指針，如果是二維數(shù)組的話，會退化成指向一維數(shù)組的指針，所以sizeof(arr)計算出來的結(jié)果就不是數(shù)組的字節(jié)長度了。所以說，在c/c++中傳遞數(shù)組的時候，一般我們也會把數(shù)組的長度作為形參傳遞過去。

但是我們不能通過下面方式去訪問數(shù)組元素：

cout << *arr++ << endl;    //報錯

這是因為arr本身是一個指針常量，指針的指向不可更改，因此編譯器直接報錯。

五，數(shù)組指針與指針數(shù)組

數(shù)組指針顧名思義，本質(zhì)就是一個指針，這個指針指向整個數(shù)組；指針數(shù)組本質(zhì)上是一個數(shù)組，但是數(shù)組的每個元素都是指針。請看下面兩行代碼：

int *p1[10];    //指針數(shù)組
int (*p2)[10];  //數(shù)組指針

上面兩行代碼，p1是一個數(shù)組，而p2卻是一個指針，它指向一個匿名數(shù)組。為什么是這樣呢？這是因為[]的優(yōu)先級比*要高。p1 先與[]結(jié)合，構(gòu)成一個數(shù)組的定義，數(shù)組名為p1，int *修飾的是數(shù)組的內(nèi)容，即數(shù)組的每個元素。那現(xiàn)在我們清楚，這是一個數(shù)組，其包含10 個指向int 類型數(shù)據(jù)的指針，即指針數(shù)組。至于p2 就更好理解了，在這里括號的優(yōu)先級比[]高，*號和p2 構(gòu)成一個指針的定義，指針變量名為p2，int 修飾的是數(shù)組的內(nèi)容，即數(shù)組的每個元素。數(shù)組在這里并沒有名字，是個匿名數(shù)組。那現(xiàn)在我們清楚p2 是一個指針，它指向一個包含10 個int 類型數(shù)據(jù)的數(shù)組，即數(shù)組指針。

p1為數(shù)組名，每個元素都是int型指針

p2為指針變量，指向一個匿名數(shù)組

如果我們定義：

int(*p)[10] = &arr;

那么如何訪問數(shù)組的元素呢？且看，由于上行代碼中，p=&arr，那么對其解引用，*p就是arr，因此我們可以通過(*p)[]來進行訪問數(shù)組的元素：

for(int i = 0; i < 10; i++)
{
  cout<< (*p)[i] << endl;
}

六，指針函數(shù)與函數(shù)指針

指針函數(shù)顧名思義，他是一個函數(shù)，但返回值是一個指針，例如下面這幾行代碼：

int* test()
{
  int a = 10;
  int* p = &a;
  return p;
}

這個test就是一個指針函數(shù)，它返回的是一個int型的指針。

函數(shù)指針本質(zhì)是一個指針，這個指針指向一個函數(shù)，那么我們?nèi)绾味x函數(shù)指針呢？請看下面代碼：

int myAdd(int a, int b)
{
  return a + b;
}
void test()
{
  int(*pFun)(int, int) = myAdd;    //定義一個函數(shù)指針
  cout << (*pFun)(2, 5) << endl;    //用函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)
  cout << pFun(2, 5) << endl;      //用函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)
}

上面test函數(shù)代碼中，我們定義了一個函數(shù)指針，在最后進行調(diào)用函數(shù)的時候，有兩種方法，一種是用*pFun來調(diào)用，一種是直接用pFun來調(diào)用，可見兩種方法結(jié)果都一樣。

最后，我們來看個比較混合指針復(fù)雜的案例：

char *(* c[10])(int **p);

乍一看，讓人眼花繚亂，不知道是什么東西，在這里請大家記住一個規(guī)則：C語言標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于一個符號的定義，編譯器總是從它的名字開始讀取，然后按照優(yōu)先級順序依次解析。注意是從名字開始，不是從開頭也不是從末尾，這是理解復(fù)雜指針的關(guān)鍵。

有了上面的規(guī)則，我們來逐步剖析上面哪行代碼的意義：

首先從*c[10]開始，由于[]的優(yōu)先級比*高，因此，*c[10]代表一個指針數(shù)組，每個元素都是指針，但類型還不知道。再看右邊的(int** p)，它是一個函數(shù)，參數(shù)為一個二級指針。最左邊char* 代表這個函數(shù)的返回類型。因此，整行代碼的含義就是：c 是一個擁有 10 個元素的指針數(shù)組，數(shù)組每個元素指向一個原型為char *(int **p)的函數(shù)。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于c/c++中指針的文章就介紹到這了,更多相關(guān)c/c++中的指針內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！