让C#程序猿彻底打败指针

Posted 2021-05-24 苏州程序大白

让C#程序猿彻底打败指针

1、指针简介

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
  下面我们一个个阐述各个类型指针的使用方法。

2、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intp，p就变成了一个整型指针，如下图：

代码如下：

#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。

3、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。

代码如下：

#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：

T可以是基本类型，结构体类型，联合体类型,指针类型等。
代码如下：

#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。

4、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。
代码如下:

#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，代码如下：

#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。

5、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。
代码如下：

#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。

6、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;
下边代码为例子：

#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。

7、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。代码如下：

#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：

8、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
}

注：

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。

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