[TOC] # 復雜類型說明 要理解復雜類型其實很簡單,一個類型里會出現很多運算符, 他們也像普通的表達式一樣,有優先級,其優先級和運算優先級一樣,所以我總結了一下其原則: 從變量名處起,根據運算符優先級結合,一步一步分析.下面讓我們先從簡單的類型開始慢慢分析吧: ~~~ int p; //這是一個普通的整型變量 int *p; //首先從P 處開始,先與*結合,所以說明P 是一個指針,然后再與int 結合,說明指針所指向的內容的類型為int 型.所以P是一個返回整型數據的指針 int p[3]; //首先從P 處開始,先與[]結合,說明P 是一個數組,然后與int 結合,說明數組里的元素是整型的,所以P 是一個由整型數據組成的數組 int *p[3]; //首先從P 處開始,先與[]結合,因為其優先級比*高,所以P 是一個數組,然后再與*結合, 說明數組里的元素是指針類型,然后再與int 結合,說明指針所指向的內容的類型是整型的,所以P 是一個由返回整型數據的指針所組成的數組 int (*p)[3]; //首先從P 處開始,先與*結合,說明P 是一個指針然后再與[]結合(與"()"這步可以忽略,只是為了改變優先級), 說明指針所指向的內容是一個數組,然后再與int 結合,說明數組里的元素是整型的.所以P 是一個指向由整型數據組成的數組的指針 int **p; //首先從P 開始,先與*結合,說是P 是一個指針,然后再與*結合, 說明指針所指向的元素是指針,然后再與int 結合,說明該指針所指向的元素是整型數據. 由于二級指針以及更高級的指針極少用在復雜的類型中,所以后面更復雜的類型我們就不考慮多級指針了,最多只考慮一級指針. int p(int); //從P 處起,先與()結合,說明P 是一個函數,然后進入()里分析, 說明該函數有一個整型變量的參數,然后再與外面的int 結合,說明函數的返回值是一個整型數據 Int (*p)(int); //從P 處開始,先與指針結合,說明P 是一個指針,然后與()結合, 說明指針指向的是一個函數,然后再與()里的int 結合,說明函數有一個int 型的參數, 再與最外層的int 結合,說明函數的返回類型是整型,所以P 是一個指向有一個整型參數且返回類型為整型的函數的指針 int *(*p(int))[3]; //可以先跳過,不看這個類型,過于復雜從P 開始,先與()結合,說明P 是一個函數,然后進入()里面, 與int 結合,說明函數有一個整型變量參數,然后再與外面的*結合,說明函數返回的是一個指針,, 然后到最外面一層,先與[]結合,說明返回的指針指向的是一個數組,然后再與*結合,說明數組里的元素是指針, 然后再與int 結合,說明指針指向的內容是整型數據. 所以P 是一個參數為一個整數據且返回一個指向由整型指針變量組成的數組的指針變量的函數. ~~~ # 細說指針 指針是一個特殊的變量，它里面存儲的數值被解釋成為內存里的一個地址。要搞清一個指針需要搞清指針的四方面的內容：指針的類型、指針所指向的類型、指針的值或者叫指針所指向的內存區、指針本身所占據的內存區。讓我們分別說明。 先聲明幾個指針放著做例子： 例一： ~~~ (1)int*ptr; (2)char*ptr; (3)int**ptr; (4)int(*ptr)[3]; (5)int*(*ptr)[4]; ~~~ ## 指針的類型 從語法的角度看，你**只要把指針聲明語句里的指針名字去掉，剩下的部分就是這個指針的類型**。這是指針本身所具有的類型。讓我們看看例一中各個指針的類型： ~~~ (1)int*ptr;//指針的類型是int* (2)char*ptr;//指針的類型是char* (3)int**ptr;//指針的類型是int** (4)int(*ptr)[3];//指針的類型是int(*)[3] (5)int*(*ptr)[4];//指針的類型是int*(*)[4] ~~~ 怎么樣？找出指針的類型的方法是不是很簡單？ ## 指針所指向的類型 當你通過指針來訪問指針所指向的內存區時，指針所指向的類型決定了編譯器將把那片內存區里的內容當做什么來看待。 從語法上看，你**只須把指針聲明語句中的指針名字和名字左邊的指針聲明符*去掉，剩下的就是指針所指向的類型**。例如： ~~~ (1)int*ptr; //指針所指向的類型是int (2)char*ptr; //指針所指向的的類型是char (3)int**ptr; //指針所指向的的類型是int* (4)int(*ptr)[3]; //指針所指向的的類型是int()[3] (5)int*(*ptr)[4]; //指針所指向的的類型是int*()[4] ~~~ 在指針的算術運算中，指針所指向的類型有很大的作用。 指針的類型(即指針本身的類型)和指針所指向的類型是兩個概念。當你對C 越來越熟悉時，你會發現，把與指針攪和在一起的"類型"這個概念分成"指針的類型"和"指針所指向的類型"兩個概念，是精通指針的關鍵點之一。我看了不少書，發現有些寫得差的書中，就把指針的這兩個概念攪在一起了，所以看起書來前后矛盾，越看越糊涂 ## 指針的值----或者叫指針所指向的內存區或地址 指針的值是指針本身存儲的數值，這個值將被編譯器當作一個地址，而不是一個一般的數值。 在32 位程序里，所有類型的指針的值都是一個32 位整數，因為32 位程序里內存地址全都是32 位長。 指針所指向的內存區就是從指針的值所代表的那個內存地址開始，長度為sizeof(指針所指向的類型)的一片內存區。以后，我們說一個指針的值是XX，就相當于說該指針指向了以XX 為首地址的一片內存區域； 我們說一個指針指向了某塊內存區域，就相當于說該指針的值是這塊內存區域的首地址。指針所指向的內存區和指針所指向的類型是兩個完全不同的概念。在例一中，指針所指向的類型已經有了，但由于指針還未初始化，所以它所指向的內存區是不存在的，或者說是無意義的。 **以后，每遇到一個指針，都應該問問：這個指針的類型是什么？指針指的類型是什么？該指針指向了哪里** ## 指針本身所占據的內存區 指針本身占了多大的內存？你只要用函數sizeof(指針的類型)測一下就知道了。在32 位平臺里，指針本身占據了4 個字節的長度。指針本身占據的內存這個概念在判斷一個指針表達式（后面會解釋）是否是左值時很有用 # 指針的算術運算 指針可以加上或減去一個整數。指針的這種運算的意義和通常的數值的加減運算的意義是不一樣的，以單元為單位。例如： 例二： ~~~ char a[20]; int *ptr=(int *)a; //強制類型轉換并不會改變a 的類型 ptr++; ~~~ 在上例中，指針ptr 的類型是int*,它指向的類型是int，它被初始化為指向整型變量a。接下來的第3句中，指針ptr被加了1， 編譯器是這樣處理的：它把指針ptr 的值加上了sizeof(int)，在32 位程序中，是被加上了4，因為在32 位程序中，int 占4 個字節。 由于地址是用字節做單位的，故ptr 所指向的地址由原來的變量a 的地址向高地址方向增加了4 個字節。由于char 類型的長度是一個字節，所以，原來ptr 是指向數組a 的第0 號單元開始的四個字節，此時指向了數組a 中從第4 號單元開始的四個字節。我們可以用一個指針和一個循環來遍歷一個數組，看例子： 例三 ~~~ int array[20]={0}; int *ptr=array; for(i=0;i<20;i++) { (*ptr)++; ptr++； } ~~~ 這個例子將整型數組中各個單元的值加1。由于每次循環都將指針ptr加1 個單元，所以每次循環都能訪問數組的下一個單元 再看例子： 例四： ~~~ char a[20]="You_are_a_girl"; int *ptr=(int *)a; ptr+=5; ~~~ 在這個例子中，ptr 被加上了5，編譯器是這樣處理的：將指針ptr 的值加上5 乘sizeof(int)，在32 位程序中就是加上了5 乘4=20。由于地址的單位是字節，故現在的ptr 所指向的地址比起加5 后的ptr 所指向的地址來說，向高地址方向移動了20 個字節。 在這個例子中，沒加5 前的ptr 指向數組a 的第0 號單元開始的四個字節，加5 后，ptr 已經指向了數組a 的合法范圍之外了。雖然這種情況在應用上會出問題，但在語法上卻是可以的。這也體現出了指針的靈活性。如果上例中，ptr 是被減去5，那么處理過程大同小異，只不過ptr 的值是被減去5 乘sizeof(int)，新的ptr 指向的地址將比原來的ptr 所指向的地址向低地址方向移動了20 個字節。 下面請允許我再舉一個例子:(一個誤區) ~~~ #include<stdio.h> int main() { char a[20]=" You_are_a_girl"; char *p=a; char **ptr=&p; //printf("p=%d\n",p); //printf("ptr=%d\n",ptr); //printf("*ptr=%d\n",*ptr); printf("**ptr=%c\n",**ptr); ptr++; //printf("ptr=%d\n",ptr); //printf("*ptr=%d\n",*ptr); printf("**ptr=%c\n",**ptr); } ~~~ 誤區一、輸出答案為Y 和o 誤解:ptr 是一個char 的二級指針,當執行ptr++;時,會使指針加一個sizeof(char),所以輸出如上結果,這個可能只是少部分人的結果. 誤區二、輸出答案為Y 和a誤解:ptr 指向的是一個`char *`類型,當執行ptr++;時,會使指針加一個`sizeof(char *)`(有可能會有人認為這個值為1,那就會得到誤區一的答案,這個值應該是4,參考前面內容), 即&p+4; 那進行一次取值運算不就指向數組中的第五個元素了嗎?那輸出的結果不就是數組中第五個元素了嗎?答案是否定的. 正解: ptr 的類型是`char **`,指向的類型是一個char *類型,該指向的地址就是p的地址`(&p)`,當執行ptr++;時,會使指針加一個`sizeof(char*)`,即`&p+4`;那`*(&p+4)`指向哪呢,這個你去問上帝吧,或者他會告訴你在哪?所以最后的輸出會是一個隨機的值,或許是一個非法操作. 總結一下: 一個指針ptrold 加(減)一個整數n 后，結果是一個新的指針ptrnew，ptrnew 的類型和ptrold 的類型相同，ptrnew 所指向的類型和ptrold所指向的類型也相同。ptrnew 的值將比ptrold 的值增加(減少)了n 乘sizeof(ptrold 所指向的類型)個字節。就是說，ptrnew 所指向的內存區將比ptrold 所指向的內存區向高(低)地址方向移動了n 乘sizeof(ptrold 所指向的類型)個字節。指針和指針進行加減：兩個指針不能進行加法運算，這是非法操作，因為進行加法后，得到的結果指向一個不知所向的地方，而且毫無意義。兩個指針可以進行減法操作，但必須類型相同，一般用在數組方面，不多說了 # 運算符&和\* 這里&是取地址運算符，*是間接運算符。 &a 的運算結果是一個指針，指針的類型是a 的類型加個`*`，指針所指向的類型是a 的類型，指針所指向的地址嘛，那就是a 的地址。 `*p` 的運算結果就五花八門了。總之*p 的結果是p 所指向的東西，這個東西有這些特點：它的類型是p 指向的類型，它所占用的地址是p所指向的地址。 例六： ~~~ int a=12; int b; int *p; int **ptr; p=&a; //&a 的結果是一個指針，類型是int*，指向的類型是 //int，指向的地址是a 的地址。 *p=24; //*p 的結果，在這里它的類型是int，它所占用的地址是 //p 所指向的地址，顯然，*p 就是變量a。 ptr=&p; //&p 的結果是個指針，該指針的類型是p 的類型加個*， //在這里是int **。該指針所指向的類型是p 的類型，這 //里是int*。該指針所指向的地址就是指針p 自己的地址。 *ptr=&b; //*ptr 是個指針，&b 的結果也是個指針，且這兩個指針 //的類型和所指向的類型是一樣的，所以用&b 來給*ptr 賦 //值就是毫無問題的了。 **ptr=34; //*ptr 的結果是ptr 所指向的東西，在這里是一個指針， //對這個指針再做一次*運算，結果是一個int 類型的變量。 ~~~ # 數組和指針的關系 數組的數組名其實可以看作一個指針。看下例： 例九： ~~~ int array[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 等于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)等于3。其它依此類推。 例十： ~~~ char *str[3]={ "Hello,thisisasample!", "Hi,goodmorning.", "Helloworld" }; char s[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:字符串相當于是一個數組,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' 下面總結一下數組的數組名(數組中儲存的也是數組)的問題: 聲明了一個數組TYPE array[n]，則數組名稱array 就有了兩重含義： 第一，它代表整個數組，它的類型是TYPE[n]； 第二，它是一個常量指針，該指針的類型是`TYPE*`，該指針指向的類型是TYPE，也就是數組單元的類型，該指針指向的內存區就是數組第0 號單元，該指針自己占有單獨的內存區，注意它和數組第0 號單元占據的內存區是不同的。該指針的值是不能修改的，即類似array++的表達式是錯誤的。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()`，那么我來問一問，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，而不是別的什么類型的大小