C语言指针声明探秘

From:http://blog.youkuaiyun.com/liushuaikobe/article/details/8833319

前言

我对C指针的理解一直停留在：指针本身是一块内存，它保存了一块内存的地址，可以引用，但是最近在读代码的时候，各种指针的声明搞得我异常苦恼，赶紧去学习了一番，也只是明白了最基本的使用，总结如下。

基本知识

指针的基本使用正如前言中说的，先看这样一段代码：

[cpp]  view plain  copy

1. #include <stdio.h>  
2.   
3. int main()  
4. {  
5.         int i = 10;  
6.         int * p;  
7.         printf("p的地址:%d\n",&p);  
8.         printf("未初始化时p的内容:%d\n",p);  
9. //      printf("未初始化访问p指向的内存:%d\n",*p); // 这行代码访问了个野指针，必然发生段错误  
10.         p = &i;  
11.         printf("--初始化p完毕--\n");  
12.         printf("p里面保存的地址:%d\n",p);  
13.         printf("p指向的内存的内容:%d\n",*p);  
14.         printf("p的大小:%d\n",sizeof(p));  
15.         printf("p指向的内存大小:%d\n",sizeof(*p));  
16.         return 0;  
17. }  

输出结果为：

[plain]  view plain  copy

1. p的地址:1439276008  
2. 未初始化时p的内容:0  
3. --初始化p完毕--  
4. p里面保存的地址:1439276020  
5. p指向的内存的内容:10  
6. p的大小:8  
7. p指向的内存大小:4  

这就是指针的基本使用，可用下图来说明：

指针与数组

首先看这两个声明语句：

[cpp]  view plain  copy

1. char (*a) [100];  
2. char* a [100];  

第一个是声明了一个指向有100个char元素的数组的指针（注意和指向数组首地址的char型指针分开）；第二个是声明了一个有100个char*元素的数组，数组里面装的是char *。

为了理解，我们来看这样一段代码：

[cpp]  view plain  copy

1. #include <stdio.h>  
2.   
3. int main()  
4. {  
5.         int arr[10][100];  
6.         printf("sizeof(arr[0]) = %lu\n", sizeof(arr[0]));  
7.         printf("sizeof(arr[0][0]) = %lu\n", sizeof(arr[0][0]));  
8.         int *p;  
9.         int (*q)[100];  
10.         p = &arr[0][0];  
11.         q = &arr[0];  
12.         printf("p = %d\n",p);  
13.         printf("q = %d\n",q);  
14.         printf("sizeof((*p)) = %lu\n", sizeof((*p)));  
15.         printf("sizeof((*q)) = %lu\n", sizeof((*q)));  
16.         p++;  
17.         q++;  
18.         printf("after add 1, p = %d\n", p);  
19.         printf("after add 1, q = %d\n", q);  
20.         return 0;  
21. }  

这端代码运行后结果如下：

[plain]  view plain  copy

1. sizeof(arr[0]) = 400  
2. sizeof(arr[0][0]) = 4  
3. p = 1411443800  
4. q = 1411443800  
5. sizeof((*p)) = 4  
6. sizeof((*q)) = 400  
7. after add 1, p = 1411443804  
8. after add 1, q = 1411444200  

因为内存是线性的，C中所谓的二维数组不过是数组的数组，arr这个数组有10个元素，每个元素是一个长度为100的数组，在程序员的脑子里面，arr是一个有10行100列的二维数组。

代码里的p是一个指向int型的指针，q是一个指向“有100个int的int数组”的指针。所以p和q的初始化方式是不同的，但是开始的时候他们都指向了arr这个数组的数组的首地址（初始时是相等的），但是到后面分别执行自增操作之后，因为它们的类型不同，因此根据指针自增运算的含义，他们移动的步长也不相同，p移动了sizeof(int)个字节，而q移动了sizeof(int[100])个字节，于是它们的值也大不相同，可以用下图来说明：

另外要注意的就是字符二维数组的声明：

[cpp]  view plain  copy

1. #include <stdio.h>  
2.   
3. int main()  
4. {  
5.         char* str[2] = {"liushuai","kobe"};  
6.         printf("%s %s\n",str[0],str[1]);  
7.         return 0;  
8. }  

输出结果显然：

[plain]  view plain  copy

1. liushuai kobe  

以上是合法的字符二维数组的声明，str是一个有两个元素的数组，每个元素的类型是一个char*，结合上面所讲的，应该不难理解。

返回指针的函数和函数指针

来看下面两个声明语句：

[cpp]  view plain  copy

1. int* foo(int i);  

这个应该比较好理解，类比着装有指针的数组的声明char* a[100]，这是个函数声明，声明了一个名字为foo的函数，这个函数接受一个类型为int的参数，返回一个指向int型的指针。

再看下面的声明：

[cpp]  view plain  copy

1. void (*bar)();  

类比着数组的声明，这个语句声明了一个指向函数的指针bar，它指向的函数要求返回值为void，且不接受任何参数。这是一个比较简单的函数的函数指针的声明。

函数既然可以返回一个指针，那么一个函数能不能返回一个指向函数的指针呢？答案是肯定的，看，指针是多么灵活。刚刚接触可能会有点不适应，我们来看一个例子：

[cpp]  view plain  copy

1. int (*foo(int)) (double*,char);  

类比着上面的讲解，我们知道，这个语句声明了一个函数foo，它接受一个int类型的参数，返回一个指向函数的指针，要求指向的函数具有这样的形式：接受一个double类型的指针和char型的变量作为参数，返回一个int类型的值。

我们可以用C中的typedef简化这个声明：

[cpp]  view plain  copy

1. typedef int (*ptf) (double*, char);  
2. ptf foo(int );  

注意：typedef和#define是不同的，typedef是给“这样”的指针起了一个别名ptf，而不是简单的进行宏替换。

好吧，我们接着来个更变态的，如果一个函数的参数和返回值都是函数指针，那么声明就会更复杂，例如：

[cpp]  view plain  copy

1. void (*signal (int sig, void (*func) (int siga)) ) ( int siga );  

其实慢点分析也不难，我们可以用typedef来简化：

[cpp]  view plain  copy

1. typedef void (*p_sig) (int);  
2. p_sig signal(int sig, p_sig func);  

signal这个函数的参数func是一个函数指针，返回了一个函数指针，且两种指针要求指向的函数具有同一种形式（接受一个int型的参数，返回空值）。

通过函数指针调用函数

还是通过一个例子来说明问题：

[cpp]  view plain  copy

1. #include <stdio.h>  
2.   
3. void printMyName();  
4.   
5. int main()  
6. {  
7.         void (*f)();  
8.         f = printMyName;  
9.         f();  
10.         f = &printMyName;  
11.         f();  
12.         return 0;  
13. }  
14.   
15. void printMyName()  
16. {  
17.         printf("liushuaikobe\n");  
18. }  

是不是很容易呢。注意用“&函数名”和“函数名”初始化一个函数指针都是合法的，因为C中函数名会被转换为指向这个函数的指针。