C语言指针系列——并不可怕的声明

Posted 2022-12-06 TigerMee

指针就像双节棍，指针的指针就像三节棍，依此类对至n节棍。。。

指针的数组，呃，就像某种伤不起的棍。。。

 

C语言里面最灵活、有时候也是最让人莫名的就是指针了，以至于专门有一本书叫《C和指针》。尤其是指针的声明，指向整型的指针，指向数组的指针，指向函数的指针，再加上n多个括号的组合，有时候真让人摸不到头脑。其实，理解指针声明的关键首先在于记住*, [], ()操作符的优先级和结合性；然后由指针名称开始由内向外层层解剖，再复杂的声明也不难解释。本文使用一种自创的图示的方法，来清晰地展示指针声明的根本。

 

首先我们来看一下与指针声明相关的一些运算符的优先级：

(优先级高低由上至下，即上面的操作符的优先级高于下面的运算符的优先级。)

 

操作符	描述	结合性
()	函数调用	L-R
[]	下标引用	L-R
*	间接访问	R-L

 

请务必记住以上运算符的优先级，下面我们来看几个例子。为了能更形象地说明指针声明，我们使用图示法。

 

 

1. 基本数据类型的指针。

让我们从最简单的开始，相信大家都能说出这个声明中var的意思。

a) int *var;

显然，var是一个指向整型的指针，图示如下：

 

 

2. “数组的指针”和“指针的数组”

经过热身，来看一下数组的指针。

a) int (*var)[6];

根据“由内向外”的原则，我们层层分析。

第一层：(*var)，表示对var进行解引用，那么var肯定是一个指针。那么它指向什么呢？接着看。（下面用xxx表示(*var))。

第二层：int xxx[6]，Ok，看来xxx是一个数组，就是说对var进行解引用后得到一个数组，并且数组的元素是int。

结论：到此为止，这个表达式就解释完了。var是一个指向数组的指针，指向的数组有6个元素，并且数组元素的类型是int。

 

 

有了上面的基础，相信下面的声明对你也不难了：

b) int *(*var)[6];

第一层：与上面的示例一样，var是一个指针。

第二层：int *xxx[6]，xxx是什么呢？又有*操作符，又有[]操作符，应该先解释那个呢？上文提到的操作符的优先级这里要发挥作用了。[]操作符的优先级高于*操作符，所以xxx先与[]结合，那么xxx是一个数组，数组的元素类型是int *，即指向整型的指针。

结论：var是一个指向数组的指针，指向的数组有6个元素，并且数组元素的类型是int *，即指向整型的指针。

 

 

如果你感觉对数组和指针足够清晰了，来看一下下面的声明：

c) int *var[6];

这个貌似比上面的简单多了，不过不要上当哦，var这里可不一定是指针。

第一层：*和[]同时出现，还是先看操作符的优先级，[]高于*，所以var先与[]结合，因此var是个数组。

第二层：对var进行下标引用后，得到数组的一个元素xxx。int *xxx，xxx是个指向整型的指针。原来数组的元素是int *，即指向整型的指针。

结论：var是一个数组，数组有6个元素，数组元素的类型是int *。

 

 

3. 函数的指针

从某个意义上说，函数指针是指针中的精髓，提供了极大的便利性，同时也引起了足够的混乱，函数的指针要是再和数组结合起来，可真是乱上加乱。不过没关系，只要我们牢记运算符的优先级，使用由内至外的方法，一样能够清晰地解释。话不多说，来看示例。

(为了简化声明，更突出声明中的指针，如果函数没有参数，则省略了函数的参数类型，即将func(void)记为func()。在实际编程中，强烈建议你使用函数参数void，明确标示该函数没有参数）

a) int (*var)();

第一层：(*var), var是一个指针，指向什么呢？接着看。

第二层：int xxx()，xxx是一个函数，所以var指向的是一个函数。

结论：var是一个函数指针，指向一个函数，并且，函数的参数类型是void，返回值类型是int。

 

 

有了上面的例子做参考，相信这个也不难。

b) int *(*var)();

第一层：(*var), var是一个指针。

第二层：int * xxx()，xxx是一个函数，所以var指向的是一个函数。

结论：var是一个函数指针，指向一个函数，并且，函数的参数类型是void，返回值类型是int *。

 

 

不要被迷惑哦，来看这个。

c) int *var();

注意()和*操作符的优先级，()操作符高于*，优先计算。

到这里相信大家都能理解了，var只是一个函数，不是指针。

结论：var是一个函数，函数的参数为void，返回值为int *。

 

如果你认为已经对函数的指针足够了解了，那么来试试下面这个。

d) int *(*var())();

还是第一次在一个表达式中出现两个()操作符，不怕，还是两大法宝：操作符优先级，由内向外。

第一层：(*var())，()操作符优先级高于*，所以先计算var()，再对结果与*操作符做运算。所以var是一个函数！对函数的返回值可以做解引用操作，所以函数的返回值是一个指针，指向什么呢？往下看。

第二层：int *xxx()，看看上面的示例c，不陌生吧，xxx就是一个返回值为int *的函数。

结论：var是一个函数，函数的参数为void，返回值为一个函数指针，指向的函数参数为void，返回值为int *。

 

 

细心的读者会发现，函数指针和数组指针的声明非常类似，只是将[]操作符换位()操作符。的确，由于()和[]操作符的优先级都高于*，所以指向数组的指针和指向函数的指针声明都很类似。

 

不过，目前[]和()操作符还没有一起出现过，如果一起出现，会是什么情况？

e) int (*var[6])();

第一层：(*var[6])，[]优先级高于*，所以var先与[]操作符做计算，var是一个数组。接下来对数组的元素做解引用，那么数组的元素是指针。

第二层：int xxx()，很容易吧，数组的元素解引用后是一个函数，函数的返回值是int。

结论：var是一个数组，有6个元素，元素的类型是指向函数的指针，函数的参数是void，返回值是int。

 

 

其实看破指针的声明，分辨指针、数组、函数并不困难，只要你牢记本文反复强调的两点：

1) 牢记*, [], ()操作符的优先级

2) 从变量名开始，由内向外的顺序分层分析

再复杂的声明都能清晰地解释。

 

而且，变量是指针、数组还是函数，在一层中就能确定。

1) 如果变量第一层的形式是(*var)，那么var一定是一个指针；

2) 如果变量第一层的形式是(...var[x])，那么var一定是一个数组；

3) 如果变量第一层的形式是(...var())，那么var一定是一个函数；

至于指针指向的是什么数据类型，数组的元素是什么数据类型，函数的参数和返回值是什么类型，则需要继续向外层看才能判断。

 

耐心读完本章的读者，恭喜你，相信你现在已经对指针的声明有了很多的了解，并且能够区别指针、数组、函数的声明。虽然指针的声明还能更复杂，甚至远远复杂，但是在实际情况中并不会出现。本章的内容相信能够涵盖实际中的95%的情况，理解本章已经足够让你在实际中使用指针了。更重要的是，如果你能理解本章提出的图示法，相信即使遇到再复杂的指针声明，你都能独立去解析。

 

当然，关于指针的讨论远远没有结束，指针的声明只是第一步，还有更多的复杂问题。比如，什么是指向数组的指针？“指向数组的指针”和“指向数组第一个元素的指针”有什么差别？请见下一章，“指针+1”。