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一、前言
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二、變量與指針的本質
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三、指針的幾個相關概念
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四、指向不同數據類型的指針
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五、總結
一、前言
如果問C語言中最重要、威力最大的概念是什么,答案必將是指針!威力大,意味著使用方便、高效,同時也意味著語法復雜、容易出錯。指針用的好,可以極大的提高代碼執行效率、節約系統資源;如果用的不好,程序中將會充滿陷阱、漏洞。
這篇文章,我們就來聊聊指針。從最底層的內存存儲空間開始,一直到應用層的各種指針使用技巧,循序漸進、抽絲剝繭,以最直白的語言進行講解,讓你一次看過癮。
說明:為了方便講解和理解,文中配圖的內存空間的地址是隨便寫的,在實際計算機中是要遵循地址對齊方式的。
二、變量與指針的本質
1. 內存地址
我們編寫一個程序源文件之后,編譯得到的二進制可執行文件存放在電腦的硬盤上,此時它是一個靜態的文件,一般稱之為程序。
當這個程序被啟動的時候,操作系統將會做下面幾件事情:
當程序開始被執行時,就變成一個動態的狀態,一般稱之為進程。
內存分為:物理內存和虛擬內存。操作系統對物理內存進行管理、包裝,我們開發者面對的是操作系統提供的虛擬內存。
這2個概念不妨礙文章的理解,因此就統一稱之為內存。
在我們的程序中,通過一個變量名來定義變量、使用變量。變量本身是一個確確實實存在的東西,變量名是一個抽象的概念,用來代表這個變量。就比如:我是一個實實在在的人,是客觀存在與這個地球上的,道哥是我給自己起的一個名字,這個名字是任意取得,只要自己覺得好聽就行,如果我愿意還可以起名叫:鳥哥、龍哥等等。
那么,我們定義一個變量之后,這個變量放在哪里呢?那就是內存的數據區。內存是一個很大的存儲區域,被操作系統劃分為一個一個的小空間,操作系統通過地址來管理內存。
內存中的最小存儲單位是字節(8個bit),一個內存的完整空間就是由這一個一個的字節連續組成的。在上圖中,每一個小格子代表一個字節,但是好像大家在書籍中沒有這么來畫內存模型的,更常見的是下面這樣的畫法:
也就是把連續的4個字節的空間畫在一起,這樣就便于表述和理解,特別是深入到代碼對齊相關知識時更容易理解。(我認為根本原因應該是:大家都這么畫,已經看順眼了~~)
2. 32位與64位系統
我們平時所說的計算機是32位、64位,指的是計算機的CPU中寄存器的最大存儲長度,如果寄存器中最大存儲32bit的數據,就稱之為32位系統。
在計算機中,數據一般都是在硬盤、內存和寄存器之間進行來回存取。CPU通過3種總線把各組成部分聯系在一起:地址總線、數據總線和控制總線。地址總線的寬度決定了CPU的尋址能力,也就是CPU能達到的最大地址范圍。
剛才說了,內存是通過地址來管理的,那么CPU想從內存中的某個地址空間上存取一個數據,那么CPU就需要在地址總線上輸出這個存儲單元的地址。假如地址總線的寬度是8位,能表示的最大地址空間就是256個字節,能找到內存中最大的存儲單元是255這個格子(從0開始)。即使內存條的實際空間是2G字節,CPU也沒法使用后面的內存地址空間。如果地址總線的寬度是32位,那么能表示的最大地址就是2的32次方,也就是4G字節的空間。
【注意】:這里只是描述地址總線的概念,實際的計算機中地址計算方式要復雜的多,比如:虛擬內存中采用分段、分頁、偏移量來定位實際的物理內存,在分頁中還有大頁、小頁之分,感興趣的同學可以自己查一下相關資料。
3. 變量
我們在C程序中使用變量來“代表”一個數據,使用函數名來“代表”一個函數,變量名和函數名是程序員使用的助記符。變量和函數最終是要放到內存中才能被CPU使用的,而內存中所有的信息(代碼和數據)都是以二進制的形式來存儲的,計算機根據就不會從格式上來區分哪些是代碼、哪些是數據。CPU在訪問內存的時候需要的是地址,而不是變量名、函數名。
問題來了:在程序代碼中使用變量名來指代變量,而變量在內存中是根據地址來存放的,這二者之間如何映射(關聯)起來的?
答案是:編譯器!編譯器在編譯文本格式的C程序文件時,會根據目標運行平臺(就是編譯出的二進制程序運行在哪里?是x86平臺的電腦?還是ARM平臺的開發板?)來安排程序中的各種地址,例如:加載到內存中的地址、代碼段的入口地址等等,同時編譯器也會把程序中的所有變量名,轉成該變量在內存中的存儲地址。
變量有2個重要屬性:變量的類型和變量的值。
示例:代碼中定義了一個變量
int a = 20;
類型是int型,值是20。這個變量在內存中的存儲模型為:
我們在代碼中使用變量名a,在程序執行的時候就表示使用0x11223344地址所對應的那個存儲單元中的數據。因此,可以理解為變量名a就等價于這個地址0x11223344。換句話說,如果我們可以提前知道編譯器把變量a安排在地址0x11223344這個單元格中,我們就可以在程序中直接用這個地址值來操作這個變量。
在上圖中,變量a的值為20,在內存中占據了4個格子的空間,也就是4個字節。為什么是4個字節呢?在C標準中并沒有規定每種數據類型的變量一定要占用幾個字節,這是與具體的機器、編譯器有關。
比如:32位的編譯器中:
char: 1個字節;
short int: 2個字節;
int: 4個字節;
long: 4個字節。
比如:64位的編譯器中:
char: 1個字節;
short int: 2個字節;
int: 4個字節;
long: 8個字節。
為了方便描述,下面都以32位為例,也就是int型變量在內存中占據4個字節。
另外,0x11223344,0x11223345,0x11223346,0x11223347這連續的、從低地址到高地址的4個字節用來存儲變量a的數值20。在圖示中,使用十六進制來表示,十進制數值20轉成16進制就是:0x00000014,所以從開始地址依次存放0x00、0x00、0x00、0x14這4個字節(存儲順序涉及到大小端的問題,不影響文本理解)。
根據這個圖示,如果在程序中想知道變量a存儲在內存中的什么位置,可以使用取地址操作符&,如下:
printf("&a = 0x%x
", &a);
這句話將會打印出:&a = 0x11223344
。
考慮一下,在32位系統中:指針變量占用幾個字節?
4. 指針變量
指針變量可以分2個層次來理解:
- 指針變量首先是一個變量,所以它擁有變量的所有屬性:類型和值。它的類型就是指針,它的值是其他變量的地址。?既然是一個變量,那么在內存中就需要為這個變量分配一個存儲空間。在這個存儲空間中,存放著其他變量的地址。
- 指針變量所指向的數據類型,這是在定義指針變量的時候就確定的。例如:int *p; 意味著指針指向的是一個int型的數據。
首先回答一下剛才那個問題,在32位系統中,一個指針變量在內存中占據4個字節的空間。因為CPU對內存空間尋址時,使用的是32位地址空間(4個字節),也就是用4個字節就能存儲一個內存單元的地址。而指針變量中的值存儲的就是地址,所以需要4個字節的空間來存儲一個指針變量的值。
示例:
int a = 20;
int *pa;
pa = &a;
printf("value = %d
", *pa);
在內存中的存儲模型如下:
對于指針變量pa來說,首先它是一個變量,因此在內存中需要有一個空間來存儲這個變量,這個空間的地址就是0x11223348;
其次,這個內存空間中存儲的內容是變量a的地址,而a的地址為0x11223344,所以指針變量pa的地址空間中,就存儲了0x11223344這個值。
這里對兩個操作符&和*進行說明:
&:取地址操作符,用來獲取一個變量的地址。上面代碼中&a就是用來獲取變量a在內存中的存儲地址,也就是0x11223344。
*:這個操作符用在2個場景中:定義一個指針的時候,獲取一個指針所指向的變量值的時候。
int pa; 這個語句中的表示定義的變量pa是一個指針,前面的int表示pa這個指針指向的是一個int類型的變量。不過此時我們沒有給pa進行賦值,也就是說此刻pa對應的存儲單元中的4個字節里的值是沒有初始化的,可能是0x00000000,也可能是其他任意的數字,不確定;
printf語句中的*表示獲取pa指向的那個int類型變量的值,學名叫解引用,我們只要記住是獲取指向的變量的值就可以了。
5. 操作指針變量
對指針變量的操作包括3個方面:
- 操作指針變量自身的值;
- 獲取指針變量所指向的數據;
- 以什么樣數據類型來使用/解釋指針變量所指向的內容。
5.1 指針變量自身的值
int a = 20;
這個語句是定義變量a,在隨后的代碼中,只要寫下a就表示要操作變量a中存儲的值,操作有兩種:讀和寫。
printf("a = %d ", a);
這個語句就是要讀取變量a中的值,當然是20;a = 100;
這個語句就是要把一個數值100寫入到變量a中。
同樣的道理,int *pa;
語句是用來定義指針變量pa,在隨后的代碼中,只要寫下pa就表示要操作變量pa中的值:
printf("pa = %d ", pa);
這個語句就是要讀取指針變量pa中的值,當然是0x11223344;pa = &a;
這個語句就是要把新的值寫入到指針變量pa中。再次強調一下,指針變量中存儲的是地址,如果我們可以提前知道變量a的地址是 0x11223344,那么我們也可以這樣來賦值:pa = 0x11223344;
思考一下,如果執行這個語句printf("&pa =0x%x ", &pa);
,打印結果會是什么?
上面已經說過,操作符&是用來取地址的,那么&pa就表示獲取指針變量pa的地址,上面的內存模型中顯示指針變量pa是存儲在0x11223348這個地址中的,因此打印結果就是:&pa = 0x11223348
。
5.2 獲取指針變量所指向的數據
指針變量所指向的數據類型是在定義的時候就明確的,也就是說指針pa指向的數據類型就是int型,因此在執行printf("value = %d ", *pa);
語句時,首先知道pa是一個指針,其中存儲了一個地址(0x11223344),然后通過操作符*來獲取這個地址(0x11223344)對應的那個存儲空間中的值;又因為在定義pa時,已經指定了它指向的值是一個int型,所以我們就知道了地址0x11223344中存儲的就是一個int類型的數據。
5.3 以什么樣的數據類型來使用/解釋指針變量所指向的內容
如下代碼:
int a = 30000;
int *pa = &a;
printf("value = %d
", *pa);
根據以上的描述,我們知道printf的打印結果會是value = 30000
,十進制的30000轉成十六進制是0x00007530,內存模型如下:
現在我們做這樣一個測試:
char *pc = 0x11223344;
printf("value = %d
", *pc);
指針變量pc在定義的時候指明:它指向的數據類型是char型,pc變量中存儲的地址是0x11223344。當使用*pc獲取指向的數據時,將會按照char型格式來讀取0x11223344地址處的數據,因此將會打印value = 0
(在計算機中,ASCII碼是用等價的數字來存儲的)。
這個例子中說明了一個重要的概念:在內存中一切都是數字,如何來操作(解釋)一個內存地址中的數據,完全是由我們的代碼來告訴編譯器的。剛才這個例子中,雖然0x11223344這個地址開始的4個字節的空間中,存儲的是整型變量a的值,但是我們讓pc指針按照char型數據來使用/解釋這個地址處的內容,這是完全合法的。
以上內容,就是指針最根本的心法了。把這個心法整明白了,剩下的就是多見識、多練習的問題了。
三、指針的幾個相關概念
1. const屬性
const標識符用來表示一個對象的不可變的性質,例如定義:
const int b = 20;
在后面的代碼中就不能改變變量b的值了,b中的值永遠是20。同樣的,如果用const來修飾一個指針變量:
int a = 20;
int b = 20;
int * const p = &a;
內存模型如下:
這里的const用來修飾指針變量p,根據const的性質可以得出結論:p在定義為變量a的地址之后,就固定了,不能再被改變了,也就是說指針變量pa中就只能存儲變量a的地址0x11223344。如果在后面的代碼中寫p = &b;
,編譯時就會報錯,因為p是不可改變的,不能再被設置為變量b的地址。
但是,指針變量p所指向的那個變量a的值是可以改變的,即:*p = 21;
這個語句是合法的,因為指針p的值沒有改變(仍然是變量c的地址0x11223344),改變的是變量c中存儲的值。
與下面的代碼區分一下:
int a = 20;
int b = 20;
const int *p = &a;
p = &b;
這里的const沒有放在p的旁邊,而是放在了類型int的旁邊,這就說明const符號不是用來修飾p的,而是用來修飾p所指向的那個變量的。所以,如果我們寫p = &b;
把變量b的地址賦值給指針p,就是合法的,因為p的值可以被改變。
但是這個語句*p = 21
就是非法了,因為定義語句中的const就限制了通過指針p獲取的數據,不能被改變,只能被用來讀取。這個性質常常被用在函數參數上,例如下面的代碼,用來計算一塊數據的CRC校驗,這個函數只需要讀取原始數據,不需要(也不可以)改變原始數據,因此就需要在形參指針上使用const修飾符:
short int getDataCRC(const char *pData, int len)
{
short int crc = 0x0000;
// 計算CRC
return crc;
}
2. void型指針
關鍵字void并不是一個真正的數據類型,它體現的是一種抽象,指明不是任何一種類型,一般有2種使用場景:
- 函數的返回值和形參;
- 定義指針時不明確規定所指數據的類型,也就意味著可以指向任意類型。
指針變量也是一種變量,變量之間可以相互賦值,那么指針變量之間也可以相互賦值,例如:
int a = 20;
int b = a;
int *p1 = &a;
int *p2 = p1;
變量a賦值給變量b,指針p1賦值給指針p2,注意到它們的類型必須是相同的:a和b都是int型,p1和p2都是指向int型,所以可以相互賦值。那么如果數據類型不同呢?必須進行強制類型轉換。例如:
int a = 20;
int *p1 = &a;
char *p2 = (char *)p1;
內存模型如下:
p1指針指向的是int型數據,現在想把它的值(0x11223344)賦值給p2,但是由于在定義p2指針時規定它指向的數據類型是char型,因此需要把指針p1進行強制類型轉換,也就是把地址0x11223344處的數據按照char型數據來看待,然后才可以賦值給p2指針。
如果我們使用void *p2
來定義p2指針,那么在賦值時就不需要進行強制類型轉換了,例如:
int a = 20;
int *p1 = &a;
void *p2 = p1;
指針p2是void*型,意味著可以把任意類型的指針賦值給p2,但是不能反過來操作,也就是不能把void*型指針直接賦值給其他確定類型的指針,而必須要強制轉換成被賦值指針所指向的數據類型,如下代碼,必須把p2指針強制轉換成int*型之后,再賦值給p3指針:
int a = 20;
int *p1 = &a;
void *p2 = p1;
int *p3 = (int *)p2;
我們來看一個系統函數:
void* memcpy(void* dest, const void* src, size_t len);
第一個參數類型是void*,這正體現了系統對內存操作的真正意義:它并不關心用戶傳來的指針具體指向什么數據類型,只是把數據挨個存儲到這個地址對應的空間中。
第二個參數同樣如此,此外還添加了const修飾符,這樣就說明了memcpy函數只會從src指針處讀取數據,而不會修改數據。
3. 空指針和野指針
一個指針必須指向一個有意義的地址之后,才可以對指針進行操作。如果指針中存儲的地址值是一個隨機值,或者是一個已經失效的值,此時操作指針就非常危險了,一般把這樣的指針稱作野指針,C代碼中很多指針相關的bug就來源于此。
3.1 空指針:不指向任何東西的指針
在定義一個指針變量之后,如果沒有賦值,那么這個指針變量中存儲的就是一個隨機值,有可能指向內存中的任何一個地址空間,此時萬萬不可以對這個指針進行寫操作,因為它有可能指向內存中的代碼段區域、也可能指向內存中操作系統所在的區域。
一般會將一個指針變量賦值為NULL來表示一個空指針,而C語言中,NULL實質是 ((void*)0) , 在C++中,NULL實質是0。在標準庫頭文件stdlib.h中,有如下定義:
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif
3.2 野指針:地址已經失效的指針
我們都知道,函數中的局部變量存儲在棧區,通過malloc申請的內存空間位于堆區,如下代碼:
int *p = (int *)malloc(4);
*p = 20;
內存模型為:
在堆區申請了4個字節的空間,然后強制類型轉換為int*型之后,賦值給指針變量p,然后通過*p設置這個地址中的值為14,這是合法的。如果在釋放了p指針指向的空間之后,再使用*p來操作這段地址,那就是非常危險了,因為這個地址空間可能已經被操作系統分配給其他代碼使用,如果對這個地址里的數據強行操作,程序立刻崩潰的話,將會是我們最大的幸運!
int *p = (int *)malloc(4);
*p = 20;
free(p);
// 在free之后就不可以再操作p指針中的數據了。
p = NULL; // 最好加上這一句。
四、指向不同數據類型的指針
1. 數值型指針
通過上面的介紹,指向數值型變量的指針已經很明白了,需要注意的就是指針所指向的數據類型。
2. 字符串指針
字符串在內存中的表示有2種:
- 用一個數組來表示,例如:char name1[8] = "zhangsan";
- 用一個char *指針來表示,例如:char *name2 = "zhangsan";
name1在內存中占據8個字節,其中存儲了8個字符的ASCII碼值;name2在內存中占據9個字節,因為除了存儲8個字符的ASCII碼值,在最后一個字符'n'的后面還額外存儲了一個'',用來標識字符串結束。
對于字符串來說,使用指針來操作是非常方便的,例如:變量字符串name2:
char *name2 = "zhangsan";
char *p = name2;
while (*p != '')
{
printf("%c ", *p);
p = p + 1;
}
在while的判斷條件中,檢查p指針指向的字符是否為結束符''。在循環體重,打印出當前指向的字符之后,對指針比那里進行自增操作,因為指針p所指向的數據類型是char,每個char在內存中占據一個字節,因此指針p在自增1之后,就指向下一個存儲空間。
也可以把循環體中的2條語句寫成1條語句:
printf("%c ", *p++);
假如一個指針指向的數據類型為int型,那么執行p = p + 1;
之后,指針p中存儲的地址值將會增加4,因為一個int型數據在內存中占據4個字節的空間,如下所示:
思考一個問題:void*型指針能夠遞增嗎?如下測試代碼:
int a[3] = {1, 2, 3};
void *p = a;
printf("1: p = 0x%x
", p);
p = p + 1;
printf("2: p = 0x%x
", p);
打印結果如下:
1: p = 0x733748c0
2: p = 0x733748c1
說明void*型指針在自增時,是按照一個字節的跨度來計算的。
3. 指針數組與數組指針
這2個說法經常會混淆,至少我是如此,先看下這2條語句:
int *p1[3]; // 指針數組
int (*p2)[3]; // 數組指針
3.1 指針數組
第1條語句中:中括號[]的優先級高,因此與p1先結合,表示一個數組,這個數組中有3個元素,這3個元素都是指針,它們指向的是int型數據。可以這樣來理解:如果有這個定義char p[3]
,很容易理解這是一個有3個char型元素的數組,那么把char換成int*,意味著數組里的元素類型是int*型(指向int型數據的指針)。內存模型如下(注意:三個指針指向的地址并不一定是連續的):
如果向指針數組中的元素賦值,需要逐個把變量的地址賦值給指針元素:
int a = 1, b = 2, c = 3;
char *p1[3];
p1[0] = &a;
p1[1] = &b;
p1[2] = &c;
3.2 數組指針
第2條語句中:小括號讓p2與*結合,表示p2是一個指針,這個指針指向了一個數組,數組中有3個元素,每一個元素的類型是int型。可以這樣來理解:如果有這個定義int p[3]
,很容易理解這是一個有3個char型元素的數組,那么把數組名p換成是*p2,也就是p2是一個指針,指向了這個數組。內存模型如下(注意:指針指向的地址是一個數組,其中的3個元素是連續放在內存中的):
在前面我們說到取地址操作符&,用來獲得一個變量的地址。凡事都有特殊情況,對于獲取地址來說,下面幾種情況不需要使用&操作符:
- 字符串字面量作為右值時,就代表這個字符串在內存中的首地址;
- 數組名就代表這個數組的地址,也等于這個數組的第一個元素的地址;
- 函數名就代表這個函數的地址。
因此,對于一下代碼,三個printf語句的打印結果是相同的:
int a[3] = {1, 2, 3};
int (*p2)[3] = a;
printf("0x%x
", a);
printf("0x%x
", &a);
printf("0x%x
", p2);
思考一下,如果對這里的p2指針執行p2 = p2 + 1;
操作,p2中的值將會增加多少?
答案是12個字節。因為p2指向的是一個數組,這個數組中包含3個元素,每個元素占據4個字節,那么這個數組在內存中一共占據12個字節,因此p2在加1之后,就跳過12個字節。
4. 二維數組和指針
一維數組在內存中是連續分布的多個內存單元組成的,而二維數組在內存中也是連續分布的多個內存單元組成的,從內存角度來看,一維數組和二維數組沒有本質差別。
和一維數組類似,二維數組的數組名表示二維數組的第一維數組中首元素的首地址,用代碼來說明:
int a[3][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}, {7,8,9}}; // 二維數組
int (*p0)[3] = NULL; // p0是一個指針,指向一個數組
int (*p1)[3] = NULL; // p1是一個指針,指向一個數組
int (*p2)[3] = NULL; // p2是一個指針,指向一個數組
p0 = a[0];
p1 = a[1];
p2 = a[2];
printf("0: %d %d %d
", *(*p0 + 0), *(*p0 + 1), *(*p0 + 2));
printf("1: %d %d %d
", *(*p1 + 0), *(*p1 + 1), *(*p1 + 2));
printf("2: %d %d %d
", *(*p2 + 0), *(*p2 + 1), *(*p2 + 2));
打印結果是:
0: 1 2 3
1: 4 5 6
2: 7 8 9
我們拿第一個printf語句來分析:p0是一個指針,指向一個數組,數組中包含3個元素,每個元素在內存中占據4個字節。現在我們想獲取這個數組中的數據,如果直接對p0執行加1操作,那么p0將會跨過12個字節(就等于p1中的值了),因此需要使用解引用操作符*,把p0轉為指向int型的指針,然后再執行加1操作,就可以得到數組中的int型數據了。
5. 結構體指針
C語言中的基本數據類型是預定義的,結構體是用戶定義的,在指針的使用上可以進行類比,唯一有區別的就是在結構體指針中,需要使用->
箭頭操作符來獲取結構體中的成員變量,例如:
typedef struct
{
int age;
char name[8];
} Student;
Student s;
s.age = 20;
strcpy(s.name, "lisi");
Student *p = &s;
printf("age = %d, name = %s
", p->age, p->name);
看起來似乎沒有什么技術含量,如果是結構體數組呢?例如:
Student s[3];
Student *p = &s;
printf("size of Student = %d
", sizeof(Student));
printf("1: 0x%x, 0x%x
", s, p);
p++;
printf("2: 0x%x
", p);
打印結果是:
size of Student = 12
1: 0x4c02ac00, 0x4c02ac00
2: 0x4c02ac0c
在執行p++
操作后,p需要跨過的空間是一個結構體變量在內存中占據的大小(12個字節),所以此時p就指向了數組中第2個元素的首地址,內存模型如下:
6. 函數指針
每一個函數在經過編譯之后,都變成一個包含多條指令的集合,在程序被加載到內存之后,這個指令集合被放在代碼區,我們在程序中使用函數名就代表了這個指令集合的開始地址。
函數指針,本質上仍然是一個指針,只不過這個指針變量中存儲的是一個函數的地址。函數最重要特性是什么?可以被調用!因此,當定義了一個函數指針并把一個函數地址賦值給這個指針時,就可以通過這個函數指針來調用函數。
如下示例代碼:
int add(int x,int y)
{
return x+y;
}
int main()
{
int a = 1, b = 2;
int (*p)(int, int);
p = add;
printf("%d + %d = %d
", a, b, p(a, b));
}
前文已經說過,函數的名字就代表函數的地址,所以函數名add就代表了這個加法函數在內存中的地址。int (*p)(int, int);
這條語句就是用來定義一個函數指針,它指向一個函數,這個函數必須符合下面這2點(學名叫:函數簽名):
- 有2個int型的參數;
- 有一個int型的返回值。
代碼中的add函數正好滿足這個要求,因此,可以把add賦值給函數指針p,此時p就指向了內存中這個函數存儲的地址,后面就可以用函數指針p來調用這個函數了。
在示例代碼中,函數指針p是直接定義的,那如果想定義2個函數指針,難道需要像下面這樣定義嗎?
int (*p)(int, int);
int (*p2)(int, int);
這里的參數比較簡單,如果函數很復雜,這樣的定義方式豈不是要煩死?可以用typedef關鍵字來定義一個函數指針類型:
typedef int (*pFunc)(int, int);
然后用這樣的方式pFunc p1, p2;
來定義多個函數指針就方便多了。注意:只能把與函數指針類型具有相同簽名的函數賦值給p1和p2,也就是參數的個數、類型要相同,返回值也要相同。
注意:這里有幾個小細節稍微了解一下:
- 在賦值函數指針時,使用p = &a;也是可以的;
- 使用函數指針調用時,使用(*p)(a, b);也是可以的。
這里沒有什么特殊的原理需要講解,最終都是編譯器幫我們處理了這里的細節,直接記住即可。
函數指針整明白之后,再和數組結合在一起:函數指針數組。示例代碼如下:
int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }
int mul(int a, int b) { return a * b; }
int divide(int a, int b) { return a / b; }
int main()
{
int a = 4, b = 2;
int (*p[4])(int, int);
p[0] = add;
p[1] = sub;
p[2] = mul;
p[3] = divide;
printf("%d + %d = %d
", a, b, p[0](a, b));
printf("%d - %d = %d
", a, b, p[1](a, b));
printf("%d * %d = %d
", a, b, p[2](a, b));
printf("%d / %d = %d
", a, b, p[3](a, b));
}
這條語句不太好理解:int (*p[4])(int, int);
,先分析中間部分,標識符p與中括號[]結合(優先級高),所以p是一個數組,數組中有4個元素;然后剩下的內容表示一個函數指針,那么就說明數組中的元素類型是函數指針,也就是其他函數的地址,內存模型如下:
如果還是難以理解,那就回到指針的本質概念上:指針就是一個地址!這個地址中存儲的內容是什么根本不重要,重要的是你告訴計算機這個內容是什么。如果你告訴它:這個地址里存放的內容是一個函數,那么計算機就去調用這個函數。那么你是如何告訴計算機的呢,就是在定義指針變量的時候,僅此而已!
五、總結
我已經把自己知道的所有指針相關的概念、語法、使用場景都作了講解,就像一個小酒館的掌柜,把自己的美酒佳肴都呈現給你,但愿你已經酒足飯飽!
如果以上的內容太多,一時無法消化,那么下面的這兩句話就作為飯后甜點為您奉上,在以后的編程中,如果遇到指針相關的困惑,就想一想這兩句話,也許能讓你茅塞頓開。
- 指針就是地址,地址就是指針。
- 指針就是指向內存中的一塊空間,至于如何來解釋/操作這塊空間,由這個指針的類型來決定。
另外還有一點囑咐,那就是學習任何一門編程語言,一定要弄清楚內存模型,內存模型,內存模型!
祝您好運!
審核編輯:湯梓紅
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