C(10)

一、指针的内存布局

先看下面的例子：

int *p;

大家都知道这里定义了一个指针p。但是p 到底是什么东西呢？还记得第一章里说过，“任何一种数据类型我们都可以把它当一个模子”吗？p，毫无疑问，是某个模子咔出来的。

我们也讨论过，任何模子都必须有其特定的大小，这样才能用来“咔咔咔”。那咔出p 的这个模子到底是什么样子呢？它占多大的空间呢？现在用sizeof 测试一下（32 位系统）：sizeof（p）的值为4。嗯，这说明咔出p 的这个模子大小为4 个byte。显然，这个模子不是“int”，虽然它大小也为4。既然不是“int”那就一定是“int *”了。好，那现在我们可以这

理解这个定义：

一个“int *”类型的模子在内存上咔出了4 个字节的空间，然后把这个4 个字节大小的空间命名为p，同时限定这4 个字节的空间里面只能存储某个内存地址，即使你存入别的任何数据，都将被当作地址处理，而且这个内存地址开始的连续4 个字节上只能存储某个int类型的数据。

这是一段咬文嚼字的说明，我们还是用图来解析一下： 

如上图所示，我们把p 称为指针变量,p 里存储的内存地址处的内存称为p 所指向的内存。这里还是多理解一下，比较形象，不错O(∩_∩)O~

指针变量p 里存储的任何数据都将被当作地址来处理。

我们可以简单的这么理解：一个基本的数据类型（包括结构体等自定义类型）加上“*”号就构成了一个指针类型的模子。这个模子的大小是一定的，与“*”号前面的数据类型无关。“*”号前面的数据类型只是说明指针所指向的内存里存储的数据类型。所以，在32 位系统下，不管什么样的指针类型，其大小都为4byte。可以测试一下sizeof（void *）。

二、“*”与防盗门的钥匙

这里这个“*”号怎么理解呢？举个例子：当你回到家门口时，你想进屋第一件事就是拿出钥匙来开锁。那你想想防盗门的锁芯是不是很像这个“*”号？你要进屋必须要用钥匙，那你去读写一块内存是不是也要一把钥匙呢？这个“*”号是不是就是我们最好的钥匙？使用指针的时候，没有它，你是不可能读写某块内存的。

三、int *p = NULL 和*p = NULL 有什么区别？

很多初学者都无法分清这两者之间的区别。我们先看下面的代码：

int *p = NULL;

这时候我们可以通过编译器查看p 的值为0x00000000。这句代码的意思是：定义一个指针变量p，其指向的内存里面保存的是int 类型的数据；在定义变量p 的同时把p 的值设置为0x00000000，而不是把*p 的值设置为0x00000000。这个过程叫做初始化，是在编译的时候进行的。

明白了什么是初始化之后，再看下面的代码??

*p = NULL;

同样，我们可以在编译器上调试这两行代码。第一行代码，定义了一个指针变量p，其指向的内存里面保存的是int 类型的数据；但是这时候变量p 本身的值是多少不得而知，也就是说现在变量p 保存的有可能是一个非法的地址。第二行代码，给*p 赋值为NULL，即给p指向的内存赋值为NULL；但是由于p 指向的内存可能是非法的，所以调试的时候编译器可能会报告一个内存访问错误。这样的话，我们可以把上面的代码改写改写，使p 指向一块合法的内存

int i = 10;

int *p = &i;

在编译器上调试一下，我们发现p 指向的内存由原来的10 变为0 了；而p 本身的值， 即内存地址并没有改变。

经过上面的分析，相信你已经明白它们之间的区别了。不过这里还有一个问题需要注意，也就是这个NULL。初学者往往在这里犯错误。

#define NULL 0

很多系统下除了有NULL外，还有NUL（Visual C++ 6.0 上提示说不认识NUL）。NUL 是ASCII码表的第一个字符，表示的是空字符，其ASCII 码值为0。其值虽然都为0，但表示的意思完全不一样。同样，NULL 和0 表示的意思也完全不一样。一定不要混淆。

另外还有初学者在使用NULL 的时候误写成null 或Null 等。这些都是不正确的，C 语言对大小写十分敏感啊。当然，也确实有系统也定义了null，其意思也与NULL 没有区别，但是你千万不用使用null，这会影响你代码的移植性。

四、如何将数值存储到指定的内存地址

假设现在需要往内存0x12ff7c 地址上存入一个整型数0x100。我们怎么才能做到呢？我们知道可以通过一个指针向其指向的内存地址写入数据，那么这里的内存地址0x12ff7c 其本质不就是一个指针嘛。所以我们可以用下面的方法：

int *p = (int *)0x12ff7c;

*p = 0x100;

需要注意的是将地址0x12ff7c 赋值给指针变量p 的时候必须强制转换。

*p = 0x100;

需要注意的是将地址0x12ff7c 赋值给指针变量p 的时候必须强制转换。至于这里为什么选择内存地址0x12ff7c，而不选择别的地址，比如0xff00 等。这仅仅是为了方便

VisualC++ 6.0 上测试而已。如果你选择0xff00，也许在执行*p = 0x100;这条语句的时候，编译器会报告一个内存访问的错误，因为地址0xff00 处的内存你可能并没有权力去访问。既然这样，我们怎么知道一个内存地址是可以合法的被访问呢？也就是说你怎么知道地址0x12ff7c处的内存是可以被访问的呢？其实这很简单，我们可以先定义一个变量i

比如：

变量i 所处的内存肯定是可以被访问的。然后在编译器的watch 窗口上观察&i 的值不就知道其内存地址了么？这里我得到的地址是0x12ff7c，仅此而已（不同的编译器可能每次给变量i 分配的内存地址不一样，而刚好Visual C++ 6.0 每次都一样）。你完全可以给任意一个可以被合法访问的地址赋值。得到这个地址后再把“int i = 0;”这句代码删除。一切“罪证”销毁得一干二净，简直是做得天衣无缝。

除了这样就没有别的办法了吗？未必。我们甚至可以直接这么写代码：

*(int *)0x12ff7c = 0x100;

这行代码其实和上面的两行代码没有本质的区别。先将地址0x12ff7c 强制转换，告诉编译器这个地址上将存储一个int 类型的数据；然后通过钥匙“*”向这块内存写入一个数据。

上面讨论了这么多，其实其表达形式并不重要，重要的是这种思维方式。也就是说我们完全有办法给指定的某个内存地址写入数据的。

指针是一个特殊的变量，它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。 要搞清一个指针需要搞清指针的四方面的内容：指针的类型，指针所指向的 类型，指针的值或者叫指针所指向的内存区，还有指针本身所占据的内存区。让我们分别说明。

先声明几个指针放着做例子： 

例一： 

(1)int*ptr; 

(2)char*ptr; 

(3)int**ptr; 

(4)int(*ptr)[3]; 

(5)int*(*ptr)[4]; 

指针的类型

从语法的角度看，你只要把指针声明语句里的指针名字去掉，剩下的部分就是这个指针的类型。这是指针本身所具有的类型。让我们看看例一中各个指针的类型： 

(1)int*ptr;//指针的类型是int* 

(2)char*ptr;//指针的类型是char* 

(3)int**ptr;//指针的类型是int** 

(4)int(*ptr)[3];//指针的类型是int(*)[3] 

(5)int*(*ptr)[4];//指针的类型是int*(*)[4] 

怎么样？找出指针的类型的方法是不是很简单？

指针所指向的类型

当你通过指针来访问指针所指向的内存区时，指针所指向的类型决定了编译器将把那片内存区里的内容当做什么来看待。 从语法上看，你只须把指针声明语句中的指针名字和名字左边的指针声明符*去掉，剩下的就是指针所指向的类型。例如： 

(1)int*ptr;//指针所指向的类型是int 

(2)char*ptr;//指针所指向的的类型是char 

(3)int**ptr;//指针所指向的的类型是int* 

(4)int(*ptr)[3];//指针所指向的的类型是int()[3] 

(5)int*(*ptr)[4];//指针所指向的的类型是int*()[4] 

在指针的算术运算中，指针所指向的类型有很大的作用。 

指针的类型(即指针本身的类型)和指针所指向的类型是两个概念。当你对C越来越熟悉时，你会发现，把与指针搅和在一起的"类型"这个概念分成"指针的类型"和"指针所指向的类型"两个概念，是精通指针的关键点之一。我看了不少书，发现有些写得差的书中，就把指针的这两个概念搅在一起了，所以看起书来前后矛盾，越看越糊涂。

指针的值，或者叫指针所指向的内存区或地址

指针的值是指针本身存储的数值，这个值将被编译器当作一个地址，而不是一个一般的数值。在32位程序里，所有类型的指针的值都是一个32位整数，因为32位程序里内存地址全都是32位长。 指针所指向的内存区就是从指针的值所代表的那个内存地址开始，长度为si zeof(指针所指向的类型)的一片内存区。以后，我们说一个指针的值是XX，就相当于说该指针指向了以XX为首地址的一片内存区域；我们说一个指针指向了某块内存区域，就相当于说该指针的值是这块内存区域的首地址。 

指针所指向的内存区和指针所指向的类型是两个完全不同的概念。在例一中，指针所指向的类型已经有了，但由于指针还未初始化，所以它所指向的内存区是不存在的，或者说是无意义的。 

以后，每遇到一个指针，都应该问问：这个指针的类型是什么？指针指向的类型是什么？该指针指向了哪里？ 

指针本身所占据的内存区

指针本身占了多大的内存？你只要用函数sizeof(指针的类型)测一下就知道了。在32位平台里，指针本身占据了4个字节的长度。 

指针本身占据的内存这个概念在判断一个指针表达式是否是左值时很有用。 

指针的算术运算 

指针可以加上或减去一个整数。指针的这种运算的意义和通常的数值的加减运算的意义是不一样的。例如：

例二： 

1、char a[20]; 

2、int *ptr=a; 

3、ptr ++; 

在上例中，指针ptr的类型是int*,它指向的类型是int，它被初始化为指向整形变量a。接下来的第3句中，指针ptr被加了1，编译器是这样处理的：它把指针ptr的值加上了sizeof(int)，在32位程序中，是被加上了4。由于地址是用字节做单位的，故ptr所指向的地址由原来的变量a的地址向高地址方向增加了4个字节。 由于char类型的长度是一个字节，所以，原来ptr是指向数组a的第0号单元开始的四个字节，此时指向了数组a中从第4号单元开始的四个字节。 

我们可以用一个指针和一个循环来遍历一个数组，看例子：

例三： 

int array[20]; 

int *ptr=array; 

for(i=0;i<20;i++) 
{ 
　(*ptr) ++; 
　ptr ++； 
}

这个例子将整型数组中各个单元的值加1。由于每次循环都将指针ptr加1，所以每次循环都能访问数组的下一个单元。 
再看例子： 

例四： 

1、char a[20]; 

2、int *ptr=a; 

3、ptr +=5;

在这个例子中，ptr被加上了5，编译器是这样处理的：将指针ptr的值加上5乘sizeof(int)，在32位程序中就是加上了5乘4=20。由于地址的单位是字节，故现在的ptr所指向的地址比起加5后的ptr所指向的地址来说，向高地址方向移动了20个字节。在这个例子中，没加5前的ptr指向数组a的第0号单元开始的四个字节，加5后，ptr已经指向了数组a的合法范围之外了。虽然这种情况在应用上会出问题，但在语法上却是可以的。这也体现出了指针的灵活性。

如果上例中，ptr是被减去5，那么处理过程大同小异，只不过ptr的值是被减去5乘sizeof(int)，新的ptr指向的地址将比原来的ptr所指向的地址向低地址方向移动了20个字节。 

总结一下，一个指针ptrold加上一个整数n后，结果是一个新的指针ptrnew，ptrnew的类型和ptrold的类型相同，ptrnew所指向的类型和ptrold所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值增加了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。就是说，ptrnew所指向的内存区将比ptrold所指向的内存区向高地址方向移动了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。 一个指针ptrold减去一个整数n后，结果是一个新的指针ptrnew，ptrnew的类型和ptrold的类型相同，ptrnew所指向的类型和ptrold所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值减少了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节，就是说，ptrnew所指向的内存区将比ptrold所指向的内存区向低地址方向移动了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。 

运算符&和* 

这里&是取地址运算符，*是...书上叫做"间接运算符"。 

&a的运算结果是一个指针，指针的类型是a的类型加个*，指针所指向的类型是a的类型，指针所指向的地址嘛，那就是a的地址。 

*p的运算结果就五花八门了。总之*p的结果是p所指向的东西，这个东西有这些特点：它的类型是p指向的类型，它所占用的地址是p所指向的地址。

例五： 

int a=12; 

int b; 

int *p;

int **ptr; 

p=&a;

//&a的结果是一个指针，类型是int*，指向的类型是int，指向的地址是a的地址。 

*p=24;

//*p的结果，在这里它的类型是int，它所占用的地址是p所指向的地址，显然，*p就是变量a。 

ptr=&p;

//&p的结果是个指针，该指针的类型是p的类型加个*，在这里是int **。该指针所指向的类型是p的类型，这里是int*。该指针所指向的地址就是指针p自己的地址。

*ptr=&b;

//*ptr是个指针，&b的结果也是个指针，且这两个指针的类型和所指向的类型是一样的，所以用&b来给*ptr赋值就是毫无问题的了。 

**ptr=34;
//*ptr的结果是ptr所指向的东西，在这里是一个指针，对这个指针再做一次*运算，结果就是一个int类型的变量。

指针表达式 

一个表达式的最后结果如果是一个指针，那么这个表达式就叫指针表式。 下面是一些指针表达式的例子： 
例六： 

int a,b; 

int array[10]; 

int *pa; 

pa=&a;//&a是一个指针表达式。 

int **ptr=&pa;//&pa也是一个指针表达式。 

*ptr=&b;//*ptr和&b都是指针表达式。 

pa=array; 

pa++;//这也是指针表达式。