概覽
指針是C語言的精髓，但是很多初學者往往對于指針的概念并不深刻，以至于學完之后隨著時間的推移越來越模糊，感覺指針難以掌握，本文通過簡單的例子試圖將指針解釋清楚，今天的重點有幾個方面：
什么是指針 數(shù)組和指針 函數(shù)指針
什么是指針
存放變量地址的變量我們稱之為“指針變量”,簡單的說變量p中存儲的是變量a的地址,那么p就可以稱為是指針變量,或者說p指向a。當我們訪問a變量的時候其實是程序先根據(jù)a取得a對應(yīng)的地址，再到這個地址對應(yīng)的存儲空間中拿到a的值，這種方式我們稱之為“直接引用”；而當我們通過p取得a的時候首先要先根據(jù)p轉(zhuǎn)換成p對應(yīng)的存儲地址，再根據(jù)這個地址到其對應(yīng)的存儲空間中拿到存儲內(nèi)容，它的內(nèi)容其實就是a的地址，然后根據(jù)這個地址到對應(yīng)的存儲空間中取得對應(yīng)的內(nèi)容，這個內(nèi)容就是a的值，這種通過p找到a對應(yīng)地址再取值的方式成為“間接引用”。這里以表格形式列出a和p的存儲以幫助大家理解上面說的內(nèi)容：
接下來，看一下指針的賦值
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
|
//// main.c// Point//// Created by Kenshin Cui on 14-7-05.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>int main(int argc, const char * argv[]) { int a=1; int *p; p=&a; //也可以直接給指針變量賦值：int *p=&a; printf("address(a)=%x,address(p)=%x\n",&a,p); //結(jié)果：address(a)=5fbff81c,address(p)=5fbff81c printf("a=%d,p=%d\n",a,*p); //結(jié)果：a=1,p=1 *p=2; printf("a=%d,*p=%d\n",a,*p); //結(jié)果：a=2,p=2 int b=8; char c= 1; int *q=&c; printf("address(b)=%x,address(c)=%x\n",&b,&c);//結(jié)果： printf("c=%d,q=%d\n", c, *q); //結(jié)果：c=1,q=2049，為什么q的值不是1呢？ return 0;} |
需要說明兩點：
a.int *p;中的*只是表示p變量是一個指針變量；而打印*p的時候，*p中的*是操作符，表示p指針指向的變量的存儲空間（當前存儲就是1），同時我們也看到了*p==a；修改了*p也就是修改了p指向的存儲空間的內(nèi)容，也就修改了a，所以第二次打印a=2;
b.指針所指向的類型必須和定義指針時聲明的類型相同；上面指針q定義成了int型而指向了char型，結(jié)果輸出*q打印出了2049，具體原因見下圖（假設(shè)在16位編譯器下，指針長度為2字節(jié)）
由于局部變量是存儲在棧里面的，所以先存儲b再存儲a、p，當打印*p的時候，其實就是以p指向的地址對應(yīng)的空間開始取兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)（因為定義p的時候它指向的是int型，在16位編譯器下int類型的長度為2），剛好定義的b和c空間連續(xù)，所以就取到b的其中一個字節(jié)，最后*p二進制存儲為“0000100000000001”（見上圖黃色背景內(nèi)容），十進制表示就是2049；
c.指針變量占用的空間和它所指向的變量類型無關(guān)，只跟編譯器位數(shù)有關(guān)（準確的說只跟尋址方式有關(guān)）；
數(shù)組和指針
由于數(shù)組的存儲是連續(xù)的，數(shù)組名就是數(shù)組的地址，這樣一來數(shù)組和指針就有著很微妙的關(guān)系，先看以下例子：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
|
//// main.c// Point//// Created by Kenshin Cui on 14-7-05.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>void changeValue(int a[]){ a[0]=2;}void changeValue2(int *p){ p[0]=3;}int main(int argc, const char * argv[]) { int a[]={1,2,3}; int *p=&a[0]; //等價于：*p=a; printf("len=%lu\n",sizeof(int));//取得int長度為2 //指針加1代表地址向后挪動所指向類型的長度位（這里類型是int，長度為2） //也就是說p指向a[0],p+1指向a[1]，以此類推，所以我們通過指針也可以取出數(shù)組元素 for(int i=0;i<3;++i){ //printf("a[%d]=%d\n",i,a[i]); printf("a[%d]=%d\n",i,*(p+i));//由于a就代表數(shù)組的地址，其實這里還可以寫成*(a+i),但是注意這里*(p+i)可以寫成*(p++),但是*(a+i)不能寫成*(a++),因為數(shù)組名是常量 } /*輸出結(jié)果： a[0]=1 a[1]=2 a[2]=3 */ changeValue(p); //等價于：changeValue(a) for(int i=0;i<3;++i){ printf("a[%d]=%d\n",i,a[i]); } /*輸出結(jié)果： a[0]=2 a[1]=2 a[2]=3 */ changeValue2(a); //等價于：changeValue2(p) for(int i=0;i<3;++i){ printf("a[%d]=%d\n",i,a[i]); } /*輸出結(jié)果： a[0]=3 a[1]=2 a[2]=3 */ return 0;} |
從上面的例子我們可以得出如下結(jié)論：
數(shù)組名a==&a[0]==*p； 如果p指向一個數(shù)組，那么p+1指向數(shù)組的下一個元素，同時注意p+1移動的長度并不固定，具體需要根據(jù)p指向的數(shù)據(jù)類型而定； 指針可以寫成p++形式，但是數(shù)組名不可以，因為數(shù)組名是常量 不管函數(shù)的形參為數(shù)組還是指針，實參都可以使用數(shù)組名或指針；擴展--字符串和指針
由于在C語言中字符串就是字符數(shù)組，下面不妨看一下字符串和數(shù)組的關(guān)系：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
|
//// main.c// Point//// Created by Kenshin on 14-7-05.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>int main(int argc, const char * argv[]) { char a[]="Kenshin"; printf("%x,%s\n",a,a);//結(jié)果：5fbff820,Kenshin，同一個變量a是輸出字符串還是輸出地址，根據(jù)格式參數(shù)而定 printf(a); //結(jié)果：Kenshin printf("\n"); char b[]="Kenshin"; char *p=b; printf("b=%s,p=%s\n",b,p);//結(jié)果：b=Kenshin,p=Kenshin //指針存儲的是地址，而數(shù)組名存儲的也是地址，既然字符數(shù)組可以表示字符串，那么指向字符的指針同樣也可以，如下方式可以更簡單的定義一個字符串 char *c="Kenshin"; //等價于char c[]="Kenshin"; printf("c=%s\n",c); //結(jié)果：c=Kenshin return 0;} |
以上代碼中注釋基本已經(jīng)很清楚了，這里需要指出是為什么printf(a)能夠直接輸出字符串呢？
我們看一下printf()的定義:int printf(const char * __restrict, ...) __printflike(1, 2);
其實printf的參數(shù)要求是指向字符類型的指針，而結(jié)合上面的例子和我們之前說的，如果函數(shù)形參是指針類型那么可以傳入函數(shù)名，因此也就能正確輸出字符串的內(nèi)容了。類似的還有上一篇文章中說的strcat()、strcpy()等函數(shù)均是如此。
函數(shù)指針
在弄清函數(shù)指針的問題之前，我們不妨先來看一下返回指針類型數(shù)據(jù)的函數(shù)，畢竟指針類型也是C語言的數(shù)據(jù)類型，下面以一個字符串轉(zhuǎn)換為大寫字符的程序為例，在這個例子中不僅可以看到返回值為指針類型的函數(shù)同時還可以看到前面說到的指針移動操作：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
|
//// main.c// Point//// Created by Kenshin Cui on 14-06-28.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>char * toUpper(char *a){ char *b=a; //保留最初地址，因為后面的循環(huán)會改變字符串最初地址 int len='a'-'A'; //大小寫ASCII碼差值相等 while (*a!='\0') { //字符是否結(jié)束 if(*a>'a'&&*a<'z'){//如果是小寫字符 *(a++) -= len; //*a表示數(shù)組對應(yīng)的字符（-32變?yōu)樾懀琣++代表移動到下一個字符 } } return b;}int main(int argc, const char * argv[]) { char a[]="hello"; char *p=toUpper(a); printf("%s\n",p); //結(jié)果：HELLO return 0;} |
大家都是知道函數(shù)只能有一個返回值，如果需要返回多個值，怎么辦，其實很簡單，只要將指針作為函數(shù)參數(shù)傳遞就可以了，在下面的例子中我們再次看到指針作為參數(shù)進行傳遞。
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
|
//// main.c// Point//// Created by Kenshin Cui on 14-6-28.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>int operate(int a,int b,int *c){ *c=a-b; return a+b;}int main(int argc, const char * argv[]) { int a=1,b=2,c,d; d=operate(a, b, &c); printf("a+b=%d,a-b=%d\n",d,c);//結(jié)果：a+b=3,a-b=-1 return 0;} |
函數(shù)也是在內(nèi)存中存儲的，當然函數(shù)也有一個起始地址（事實上函數(shù)名就是函數(shù)的起始地址），這里同樣需要弄清函數(shù)指針的關(guān)系。函數(shù)指針定義的形式：返回值類型 (*指針變量名)(形參1，形參2)，拿到函數(shù)指針其實我們就相當于拿到了這個函數(shù)，函數(shù)的操作都可以通過指針來完成，而且通過前面的例子可以看到指針作為C語言的數(shù)據(jù)類型，可以作為參數(shù)、作為返回值，那么當然函數(shù)指針同樣可以作為函數(shù)的參數(shù)和返回值：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
|
//// main.c// Point//// Created by Kenshin Cui on 14-6-28.// Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.//#include <stdio.h>int sum(int a,int b){ return a+b;}int sub(int a,int b){ return a-b;}//函數(shù)指針作為參數(shù)進行傳遞int operate(int a,int b,int (*p)(int,int)){ return p(a,b);}int main(int argc, const char * argv[]) { int a=1,b=2; int (*p)(int ,int)=sum;//函數(shù)名就是函數(shù)首地址,等價于：int (*p)(int,int);p=sum; int c=p(a,b); printf("a+b=%d\n",c); //結(jié)果：a+b=3 //函數(shù)作為參數(shù)傳遞 printf("%d\n",operate(a, b, sum)); //結(jié)果：3 printf("%d\n",operate(a, b, sub)); //結(jié)果：-1 return 0;} |
函數(shù)指針可以作為函數(shù)參數(shù)進行傳遞，實在太強大了，是不是想起了C#中的委托？記得C#書籍中經(jīng)常提到委托類似于函數(shù)指針，其實說的就是上面的情況。需要注意的是，普通的指針可以寫成p++進行移動，而函數(shù)指針寫成p++并沒有意義。
