C 指針
學(xué)習(xí) C 語(yǔ)言的指針既簡(jiǎn)單又有趣。通過指針，可以簡(jiǎn)化一些 C 編程任務(wù)的執(zhí)行，還有一些任務(wù)，如動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，沒有指針是無法執(zhí)行的。所以，想要成為一名優(yōu)秀的 C 程序員，學(xué)習(xí)指針是很有必要的。
正如您所知道的，每一個(gè)變量都有一個(gè)內(nèi)存位置，每一個(gè)內(nèi)存位置都定義了可使用連字號(hào)（&）運(yùn)算符訪問的地址，它表示了在內(nèi)存中的一個(gè)地址。請(qǐng)看下面的實(shí)例，它將輸出定義的變量地址：
#include <stdio.h>
int main ()
{
int var1;
char var2[10];
printf("var1 變量的地址： %p\n", &var1 );
printf("var2 變量的地址： %p\n", &var2 );
return 0;
}
當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：
var1 變量的地址： 0x7fff5cc109d4
var2 變量的地址： 0x7fff5cc109de
通過上面的實(shí)例，我們了解了什么是內(nèi)存地址以及如何訪問它。接下來讓我們看看什么是指針。
什么是指針？
指針是一個(gè)變量，其值為另一個(gè)變量的地址，即，內(nèi)存位置的直接地址。就像其他變量或常量一樣，您必須在使用指針存儲(chǔ)其他變量地址之前，對(duì)其進(jìn)行聲明。指針變量聲明的一般形式為：
type *var-name;
在這里，type 是指針的基類型，它必須是一個(gè)有效的 C 數(shù)據(jù)類型，var-name 是指針變量的名稱。用來聲明指針的星號(hào) * 與乘法中使用的星號(hào)是相同的。但是，在這個(gè)語(yǔ)句中，星號(hào)是用來指定一個(gè)變量是指針。以下是有效的指針聲明：
int *ip; /* 一個(gè)整型的指針 */
double *dp; /* 一個(gè) double 型的指針 */
float *fp; /* 一個(gè)浮點(diǎn)型的指針 */
char *ch; /* 一個(gè)字符型的指針 */
所有實(shí)際數(shù)據(jù)類型，不管是整型、浮點(diǎn)型、字符型，還是其他的數(shù)據(jù)類型，對(duì)應(yīng)指針的值的類型都是一樣的，都是一個(gè)代表內(nèi)存地址的長(zhǎng)的十六進(jìn)制數(shù)。
不同數(shù)據(jù)類型的指針之間唯一的不同是，指針?biāo)赶虻淖兞炕虺Ａ康臄?shù)據(jù)類型不同。
如何使用指針？
使用指針時(shí)會(huì)頻繁進(jìn)行以下幾個(gè)操作：定義一個(gè)指針變量、把變量地址賦值給指針、訪問指針變量中可用地址的值。這些是通過使用一元運(yùn)算符 ***** 來返回位于操作數(shù)所指定地址的變量的值。下面的實(shí)例涉及到了這些操作：
#include <stdio.h>
int main ()
{
int var = 20; /* 實(shí)際變量的聲明 */
int *ip; /* 指針變量的聲明 */
ip = &var; /* 在指針變量中存儲(chǔ) var 的地址 */
printf("Address of var variable: %p\n", &var );
/* 在指針變量中存儲(chǔ)的地址 */
printf("Address stored in ip variable: %p\n", ip );
/* 使用指針訪問值 */
printf("Value of *ip variable: %d\n", *ip );
return 0;
}
當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：
Address of var variable: bffd8b3c
Address stored in ip variable: bffd8b3c
Value of *ip variable: 20
C 中的 NULL 指針
在變量聲明的時(shí)候，如果沒有確切的地址可以賦值，為指針變量賦一個(gè) NULL 值是一個(gè)良好的編程習(xí)慣。賦為 NULL 值的指針被稱為空指針。
NULL 指針是一個(gè)定義在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的值為零的常量。請(qǐng)看下面的程序：
#include <stdio.h>
int main ()
{
int *ptr = NULL;
printf("ptr 的地址是 %p\n", ptr );
return 0;
}
當(dāng)上面的代碼被編譯和執(zhí)行時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生下列結(jié)果：
ptr 的地址是 0x0
在大多數(shù)的操作系統(tǒng)上，程序不允許訪問地址為 0 的內(nèi)存，因?yàn)樵搩?nèi)存是操作系統(tǒng)保留的。然而，內(nèi)存地址 0 有特別重要的意義，它表明該指針不指向一個(gè)可訪問的內(nèi)存位置。但按照慣例，如果指針包含空值（零值），則假定它不指向任何東西。
如需檢查一個(gè)空指針，您可以使用 if 語(yǔ)句，如下所示：
if(ptr) /* 如果 p 非空，則完成 */
if(!ptr) /* 如果 p 為空，則完成 */
C 指針詳解
在 C 中，有很多指針相關(guān)的概念，這些概念都很簡(jiǎn)單，但是都很重要。下面列出了 C 程序員必須清楚的一些與指針相關(guān)的重要概念：
| 概念 | 描述 |
|---|---|
| 指針的算術(shù)運(yùn)算 | 可以對(duì)指針進(jìn)行四種算術(shù)運(yùn)算：++、--、+、- |
| 指針數(shù)組 | 可以定義用來存儲(chǔ)指針的數(shù)組。 |
| 指向指針的指針 | C 允許指向指針的指針。 |
| 傳遞指針給函數(shù) | 通過引用或地址傳遞參數(shù)，使傳遞的參數(shù)在調(diào)用函數(shù)中被改變。 |
| 從函數(shù)返回指針 | C 允許函數(shù)返回指針到局部變量、靜態(tài)變量和動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。 |
C 函數(shù)指針
函數(shù)指針是指向函數(shù)的指針變量。
通常我們說的指針變量是指向一個(gè)整型、字符型或數(shù)組等變量，而函數(shù)指針是指向函數(shù)。
函數(shù)指針可以像一般函數(shù)一樣，用于調(diào)用函數(shù)、傳遞參數(shù)。
函數(shù)指針變量的聲明：
typedef int (*fun_ptr)(int,int); // 聲明一個(gè)指向同樣參數(shù)、返回值的函數(shù)指針類型
實(shí)例
以下實(shí)例聲明了函數(shù)指針變量 p，指向函數(shù) max：
#include <stdio.h>
int max(int x, int y)
{
return x > y ? x : y;
}
int main(void)
{
/* p 是函數(shù)指針 */
int (* p)(int, int) = & max; // &可以省略
int a, b, c, d;
printf("請(qǐng)輸入三個(gè)數(shù)字:");
scanf("%d %d %d", & a, & b, & c);
/* 與直接調(diào)用函數(shù)等價(jià)，d = max(max(a, b), c) */
d = p(p(a, b), c);
printf("最大的數(shù)字是: %d\n", d);
return 0;
}
編譯執(zhí)行，輸出結(jié)果如下：
請(qǐng)輸入三個(gè)數(shù)字:1 2 3
最大的數(shù)字是: 3
回調(diào)函數(shù)
函數(shù)指針作為某個(gè)函數(shù)的參數(shù)
函數(shù)指針變量可以作為某個(gè)函數(shù)的參數(shù)來使用的，回調(diào)函數(shù)就是一個(gè)通過函數(shù)指針調(diào)用的函數(shù)。
簡(jiǎn)單講：回調(diào)函數(shù)是由別人的函數(shù)執(zhí)行時(shí)調(diào)用你實(shí)現(xiàn)的函數(shù)。
實(shí)例
實(shí)例中 populate_array 函數(shù)定義了三個(gè)參數(shù)，其中第三個(gè)參數(shù)是函數(shù)的指針，通過該函數(shù)來設(shè)置數(shù)組的值。
實(shí)例中我們定義了回調(diào)函數(shù) getNextRandomValue，它返回一個(gè)隨機(jī)值，它作為一個(gè)函數(shù)指針傳遞給 populate_array 函數(shù)。
populate_array 將調(diào)用 10 次回調(diào)函數(shù)，并將回調(diào)函數(shù)的返回值賦值給數(shù)組。
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
// 回調(diào)函數(shù)
void populate_array(int *array, size_t arraySize, int (*getNextValue)(void))
{
for (size_t i=0; i<arraySize; i++)
array[i] = getNextValue();
}
// 獲取隨機(jī)值
int getNextRandomValue(void)
{
return rand();
}
int main(void)
{
int myarray[10];
populate_array(myarray, 10, getNextRandomValue);
for(int i = 0; i < 10; i++) {
printf("%d ", myarray[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
編譯執(zhí)行，輸出結(jié)果如下：
16807 282475249 1622650073 984943658 1144108930 470211272 101027544 1457850878 1458777923 2007237709
