指针就是地址

Posted 2020-10-20 薄荷加冰1

首先明确一个观点：指针就是地址。这是理解指针的起始一步。

直观感受下，变量的地址

 1 int main()
 2 {
 3     int foo;
 4     int *foo_p;
 5     foo = 5;
 6     foo_p = &foo;
 7     printf("   foo...%d\\n", foo);
 8     printf("*foo_p...%d\\n", *foo_p);
 9     printf("  &foo...%p\\n", &foo);
10     printf(" foo_p...%p\\n", foo_p);
11     printf("&foo_p...%p\\n", &foo_p);
12     return 0;
13 }

几点说明：

1. %p中的p是pointer(指针)的意思，专门用于打印指针变量中的内容。
2. 有时看到用%x打印指针的，虽然结果一样，但含义完全不同。%p：用合适的方式(一般是十六进制)输出指针变量中存放的另一个变量的地址；%x：用十六进制的方式打印出变量的值。并且在我的环境中使用%x打印指针变量的话，会省略前面的0。

指针变量的示意图

左上角是变量名，右上角是变量地址，中间是变量存储的内容。

可以这样来理解指针：指针是一种特殊的语言机制，它存放的是其它变量的地址，并且可以通过解引用操作符*，来获取该地址的内容。这也造成了一种指向的关系，如上图 foo_p->foo。

 

高阶指针

如二级指针：指向指针的指针。

int main()
{
    int foo = 5;
    int *foo_p = &foo;
    int **foo_pp = &foo_p;
    printf("     foo...%d\\n", foo);
    printf("   &foo...%p\\n", &foo);
    printf("  foo_p...%p\\n", foo_p);
    printf(" &foo_p...%p\\n", &foo_p);
    printf("  *foo_p...%d\\n", *foo_p);
    printf(" foo_pp...%p\\n", foo_pp);
    printf("&foo_pp...%p\\n", &foo_pp);
    printf("*foo_pp...%p\\n", *foo_pp);
    printf("**foo_pp...%d\\n", **foo_pp);
    return 0;
}

由运行结果，画出内存示意图：

各变量的类型推导，foo_p是指针，且指向int，故foo_p的类型是int*，也就是在\'*\'前添加int；foo_pp也是指针，且指向foo_p，故foo_pp的类型是int**，也就是在\'*\'前添加int*。

更高阶的指针类型，以此类推。

环境中各基本类型分配的内存大小:

int main()
{
    printf("sizeof(char)...%d\\n", sizeof(char));
    printf("sizeof(int)...%d\\n", sizeof(int));
    printf("sizeof(float)...%d\\n", sizeof(float));
    printf("sizeof(double)...%d\\n", sizeof(double));
    printf("sizeof(int*)...%d\\n", sizeof(int*));
    return 0;
}

在我的环境中，指针类型分配的大小是 sizeof(int*)=4;也就是说用4个字节的大小来存储变量的地址，这也是目前大多数环境下的结果。以后讨论基于这个结果。至于在c标准中，没有规定指针类型的大小，具体大小依靠具体的环境。
关于 sizeof

首先必须指出：sizeof是操作符，而不是函数。被误解为函数，可能是大多数情况下，我们都这样使用它：sizeof()。其实这样用 sizeof 类型，如sizeof int也是可以的。

正确的使用是：如果Type是类型名，则sizeof(Type);如果Type是变量，则加不加括号，都可以。

探讨几个问题

(1)竟然指针存放的是变量的地址，而在同一环境中地址是同种类型的整数，如4字节大小的，那为何还有指针类型的说法？

int main()
{
    int foo;
    int *int_p=&foo;
    double *dou_p=&foo;
    foo=5;
    printf("foo...%d\\n", foo);
    printf("int_p...%p\\n", int_p);
    printf("dou_p...%p\\n", dou_p);

    printf("*int_p...%d\\n", *int_p);
    printf("*int_p...%f\\n", *int_p);
    printf("*dou_p...%d\\n", *dou_p);
    printf("*dou_p...%f\\n", *dou_p);
}

为什么会出现这种情况，关键在于：不同类型的变量有不同的存储方式。如4字节的int和同样4字节的float，所分配的空间大小一样，但能够表示的数据范围有很大差距。具体存储方式，大家可查下。

这就说明，在进行解引用时，必须指出相应的类型方式，才可正确获取变量值。

指针是派生类型，它的类型依靠它所指向的对象。

两个概念

指针的类型、指针所指向的类型

用实例说明：int *p;

(i)p是指针，它的类型是 int*

(ii)p是指针，它所指向的类型是 int

另一个实例：int **p;

(i)p是指针，它的类型是 int**(二级指针，它的用法以后会讲到)

(ii)p是指针，它所指向的类型是 int*

方法很简单：是不是指针类型，就看声明中有没有*；指针的类型就是去掉变量名后，剩下的部分；指针所指向的类型就是去掉变量名和离它最近的*，剩下的就是。

同样提醒我们：不可忽视编译器的警告！

 

(2)空指针类型：void*

在ANSI C中提供了一种，可以接受任何类型的指针类型：void*（空指针类型）

int foo = 5;

void *p = &foo;   //这句话是不会报错的

printf("*p...%d\\n", *p);   //这句话无法通过编译

不能通过编译的原因：如果仅仅知道变量的内存地址，但却不知道变量的类型，编译器也就不知道如何对这段地址上的内容进行解析，也就是无法解引用。

(3)printf()函数

printf(格式控制，输出表);

功能：按照规定格式输出指定数据。

“格式控制”是用双引号括起来的格式控制转换字符串。“输出表”中的数据可以是合法的常量、变量和表达式，要与“格式控制”中的格式字符一一对应。

几个格式输出符

%d —— 以带符号的十进制形式输出整数
%o —— 以无符号的八进制形式输出整数
%x —— 以无符号的十六进制形式输出整数
%u —— 以无符号的十进制形式输出整数
%c —— 以字符形式输出单个字符
%s —— 输出字符串
%f —— 以小数点形式输出单、双精度实数
%e —— 以标准指数形式输出单、双精度实数
%g —— 选用输出宽度较小的格式输出实数