C语言系列5——指针、结构和其它数据类型

  指针是C语言的灵魂，也是C中最复杂的知识点，没有之一。从根本上看，指针（pointer）是一个值为内存地址的变量（或数据对象）。正如char类型变量的值是字符，int类型变量的值是整型数据，指针变量的值是地址。

1. 指针的声明、运算符和操作

  声明指针变量时必须指定指针所指向变量的类型，因为不同的变量类型站用不同的存储空间，一些指针操作要求知道操作对象的大小。另外，程序必须知道储存在指定地址上的数据类型。下面是一些指针的声明实例：

int * pi; //pi是指向int类型变量的指针
float * p; //p是指向float类型变量的指针
char * n; //n是指向char类型变量的指针

类型说明符表明了指针所指向对象的类型，星号（*）表明声明的变量是一个指针。*和指针之间的空格可有可无，通常，在声明时使用空格，解引用变量时省略空格。
  与指针相关的运算符有两个：地址运算符&和间接（或解引用）运算符*。&后跟一个变量时，给出该变量的地址；*后跟一个指针名或地址时，给出存储在指针指向地址上的值。
  指针的操作包括：

操作	说明
赋值	可以把地址赋给指针，例如，数组名，带地址运算符的变量名。但是注意地址和指针类型兼容
解引用	*运算符给出指针指向地址上储存的值
取址	指针变量也有自己的地址和值，&运算符给出指针本身的地址
指针与整数相加	整数会和指针所指向类型的的大小（以字节为单位）相乘，然后把结果与初始地址相加
递增指针	递增指向数组元素的指针可以让该指针移动至数组的下一个元素
指针减去一个整数	指针必须是第1个运算对象，整数是第2个运算对象。整数会和指针所指向类型的的大小（以字节为单位）相乘，然后用初始地址减去乘积
递减指针	除递增指针之外，还可以递减指针
指针求差	通常，求差的指针分别指向同一数组的不同元素，通过计算求出两元素之间的距离。差值的单位与数组类型的单位相同
比较	使用关系运算符可以比较两个指针的值，前提是两个指针都指向相同类型的对象

补充：

1. 不能解引用未初始化的指针，因为创建一个指针时，系统只分配了存储指针本身的内存，并未分配储存数据的内存。在使用指针之前，必须先用已分配的地址初始化它，指针的初始化用&运算符。示例：

int * pt; //未初始化的指针
*pt=5; //严重的错误

但是

int n;
int * pt = &n; //给pt赋值
*pt = 10; //给指针所指向的内存赋值

有效；

2. 指针与整数相加减时，如果结果超出初始指针所指向的范围，则行为未定义；
3. 如果两个指针所指向的类型不同，求差运算可能得到一个整数也可能运算错误。

2. 数组与指针

  数组和指针关系密切，指针能够更有效的处理数组，数组表示法其实就是在变相地使用指针：数组名是数组首元素的地址。即如果str是一个数组，则str == &str[0];成立，str和&str[0]都表示数组首元素地址。利用数组下标获取str[i]的值也可以写成*(str+i)。
  另外，写法不同，表达的意思完全不同。例如，int * p[4];表示指针数组，即存储指针的数组。因为方括号的优先级高于*，所以p先和[]结合，表示这是一个包含四个元素的数组，再和*结合，表示这个数组里存储的是指针变量，int表示指针所指向的值是整型的。而int (* p)[4];表示数组指针，即指向数组的指针。因为p先和*结合，说明p是一个指针，再和[]结合，表示指针指向一个数组，再与int结合，说明数组里面的是四个整型的元素。下面的图可以帮助理解：

还有const和指针结合使用也要注意，

double rates[5] = {
   88.99, 100.12, 59.45, 183.11, 340.5};
const double * pc = rates;

表示指针pc所指向的地址里面的值不能改变，但是可以改变pc所指向的地址。

double rates[5] = {
   88.99, 100.12, 59.45, 183.11, 340.5};
double * const pc = rates;

表示指针所指向的地址不能改变，但是可以改变地址里面存储的值。更甚者const double * const pc = rates;表示指针既不能更改所指向的地址，也不能更改地址里面的值。

3. 函数与指针

  在函数中可以使用指针形参，可以声明数组形参。例如下面程序（程序来源于《C Primer Plus》第六版中文版第10章，书293面程序清单10.11 sum_arr2.c）处理数组：

/*数组元素之和*/
#include <stdio.h>

#define SIZE 10

int sump(int *start, int *end); //两个指针，第1个指向数组的开始，第2个指向数组的结束

int main(void)
{
   
    int marbles[SIZE] = {
   20, 10, 5, 39, 4, 16, 19, 26, 31, 20};
    long answer;

    answer = sump(marbles, marbles + SIZE);
    printf("The total numbre of marbles is %ld\n", answer);

    return 0;
}

int sump