再谈C语言——理解指针(二)

指针变量类型的意义

指针变量的⼤⼩和类型⽆关,只要是指针变量,在同⼀个平台下,⼤⼩都是⼀样的,为什么还要有各种各样的指针类型呢? 其实指针类型是有特殊意义的,我们接下来继续学习。

指针的解引⽤

对⽐,下⾯2段代码,主要在调试时观察内存的变化。

//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 int *pi = &n; 
 *pi = 0; 
 return 0;
}
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 char *pc = (char *)&n;
 *pc = 0;
 return 0;
}

调试我们可以看到,代码1会将n的4个字节全部改为0,但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0。 结论:指针的类型决定了,对指针解引⽤的时候有多⼤的权限(⼀次能操作⼏个字节)。 ⽐如: char* 的指针解引⽤就只能访问⼀个字节,⽽ int* 的指针的解引⽤就能访问四个字节

指针+-整数

先看⼀段代码,调试观察地址的变化

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 10;
 char *pc = (char*)&n;
 int *pi = &n;
 
 printf("%p\n", &n);
 printf("%p\n", pc);
 printf("%p\n", pc+1);
 printf("%p\n", pi);
 printf("%p\n", pi+1);
 return 0;
}

我们可以看出, char* 类型的指针变量+1跳过1个字节, int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。 这就是指针变量的类型差异带来的变化。

结论:指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤(距离)。

void* 指针

在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void* 类型的,可以理解为⽆具体类型的指针(或者叫泛型指 针),这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。但是也有局限性, void* 类型的指针不能直接进 ⾏指针的+-整数和解引⽤的运算。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a = 10;
 int* pa = &a;
 char* pc = &a;
 return 0;
}

在上⾯的代码中,将⼀个int类型的变量的地址赋值给⼀个char*类型的指针变量。编译器给出了⼀个警 告(如下图),是因为类型不兼容。⽽使⽤void*类型就不会有这样的问题。

使⽤void*类型的指针接收地址:

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a = 10;
 void* pa = &a;
 void* pc = &a;
 
 *pa = 10;
 *pc = 0;
 return 0;
}

这⾥我们可以看到, void* 类型的指针可以接收不同类型的地址,但是⽆法直接进⾏指针运算。 那么 void* 类型的指针到底有什么⽤呢? ⼀般 void* 类型的指针是使⽤在函数参数的部分,⽤来接收不同类型数据的地址,这样的设计可以 实现泛型编程的效果,使得⼀个函数来处理多种类型的数据。

const修饰指针

const修饰变量

变量是可以修改的,如果把变量的地址交给⼀个指针变量,通过指针变量的也可以修改这个变量。 但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制,不能被修改,怎么做呢?这就是const的作⽤。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int m = 0;
 m = 20;//m是可以修改的
 const int n = 0;
 n = 20;//n是不能被修改的
 return 0;
}

上述代码中n是不能被修改的,其实n本质是变量,只不过被const修饰后,在语法上加了限制,只要我 们在代码中对n就⾏修改,就不符合语法规则,就报错,致使没法直接修改n。 但是如果我们绕过n,使⽤n的地址,去修改n就能做到了,虽然这样做是在打破语法规则。

#include <stdio.h>
int main()
{
 const int n = 0;
 printf("n = %d\n", n);
 int*p = &n;
 *p = 20;
 printf("n = %d\n", n);
 return 0;
}

我们可以看到这⾥⼀个确实修改了,但是我们还是要思考⼀下,为什么n要被const修饰呢?就是为了 不能被修改,如果p拿到n的地址就能修改n,这样就打破了const的限制,这是不合理的,所以应该让 p拿到n的地址也不能修改n,那接下来怎么做呢?

const修饰指针变量

include <stdio.h>
//代码1
void test1()
{
 int n = 10;
 int m = 20;
 int *p = &n;
 *p = 20;//ok?
 p = &m; //ok?
}
void test2()
{
 //代码2
 int n = 10;
 int m = 20;
 const int* p = &n;
 *p = 20;//ok?
 p = &m; //ok?
}
void test3()
{
 int n = 10;
 int m = 20;
 int *const p = &n;
 *p = 20; //ok?
 p = &m; //ok?
}
void test4()
{
 int n = 10;
 int m = 20;
 int const * const p = &n;
 *p = 20; //ok?
 p = &m; //ok?
}
int main()
{
 //测试⽆const修饰的情况
 test1();
 //测试const放在*的左边情况
 test2();
 //测试const放在*的右边情况
 test3();
 //测试*的左右两边都有const
 test4();
 return 0;
}

结论:const修饰指针变量的时候

• const如果放在*的左边,修饰的是指针指向的内容,保证指针指向的内容不能通过指针来改变。 但是指针变量本⾝的内容可变。

• const如果放在*的右边,修饰的是指针变量本⾝,保证了指针变量的内容不能修改,但是指针指 向的内容,可以通过指针改变。

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