深入理解C语言指针的奥秘(下)

指针和结构类型的关系  　　可以声明一个指向结构类型对象的指针。  　　例十一：  structMyStruct  {  　inta;  　intb;  　intc;  }  MyStructss={20,30,40}; //声明了结构对象ss，并把ss的三个成员初始化为20，30和40。  MyStruct*ptr=&ss; //声明了一个指向结构对象ss的指针。它的类型是MyStruct*,它指向的类型是MyStruct。  int*pstr=(int*)&ss; //声明了一个指向结构对象ss的指针。但是它的类型和它指向的类型和ptr是不同的。  　　请问怎样通过指针ptr来访问ss的三个成员变量？  　　答案：  ptr->a;  ptr->b;  ptr->c;  　　又请问怎样通过指针pstr来访问ss的三个成员变量？  　　答案：  *pstr；//访问了ss的成员a。  *(pstr+1);//访问了ss的成员b。  *(pstr+2)//访问了ss的成员c。  　　虽然我在我的MSVC++6.0上调式过上述代码，但是要知道，这样使用pstr来访问结构成员是不正规的，为了说明为什么不正规，让我们看看怎样通过指针来访问数组的各个单元：  　　例十二：  intarray[3]={35,56,37};  int*pa=array;  　　通过指针pa访问数组array的三个单元的方法是：  *pa;//访问了第0号单元  *(pa+1);//访问了第1号单元  *(pa+2);//访问了第2号单元  　　从格式上看倒是与通过指针访问结构成员的不正规方法的格式一样。  　　所有的C/C++编译器在排列数组的单元时，总是把各个数组单元存放在连续的存储区里，单元和单元之间没有空隙。但在存放结构对象的各个成员时，在某种编译环境下，可能会需要字对齐或双字对齐或者是别的什么对齐，需要在相邻两个成员之间加若干个"填充字节"，这就导致各个成员之间可能会有若干个字节的空隙。  　　所以，在例十二中，即使*pstr访问到了结构对象ss的第一个成员变量a，也不能保证*(pstr+1)就一定能访问到结构成员b。因为成员a和成员b之间可能会有若干填充字节，说不定*(pstr+1)就正好访问到了这些填充字节呢。这也证明了指针的灵活性。要是你的目的就是想看看各个结构成员之间到底有没有填充字节，嘿，这倒是个不错的方法。  　　通过指针访问结构成员的正确方法应该是象例十二中使用指针ptr的方法。  　　指针和函数的关系  　　可以把一个指针声明成为一个指向函数的指针。  intfun1(char*,int);  int(*pfun1)(char*,int);  pfun1=fun1;  ....  ....  inta=(*pfun1)("abcdefg",7);//通过函数指针调用函数。   　　可以把指针作为函数的形参。在函数调用语句中，可以用指针表达式来作为实参。  　　例十三：  intfun(char*);  inta;  charstr[]="abcdefghijklmn";  a=fun(str);  ...  ...  intfun(char*s)  {  intnum=0;  for(inti=0;i{  num+=*s;s++;  }  returnnum;  }   　　这个例子中的函数fun统计一个字符串中各个字符的ASCII码值之和。前面说了，数组的名字也是一个指针。在函数调用中，当把str作为实参传递给形参s后，实际是把str的值传递给了s，s所指向的地址就和str所指向的地址一致，但是str和s各自占用各自的存储空间。在函数体内对s进行自加1运算，并不意味着同时对str进行了自加1运算。  　　指针类型转换  　　当我们初始化一个指针或给一个指针赋值时，赋值号的左边是一个指针，赋值号的右边是一个指针表达式。在我们前面所举的例子中，绝大多数情况下，指针的类型和指针表达式的类型是一样的，指针所指向的类型和指针表达式所指向的类型是一样的。  　　例十四：  　　1、floatf=12.3;  　　2、float*fptr=&f;  　　3、int*p;  　 　　在上面的例子中，假如我们想让指针p指向实数f，应该怎么搞？是用下面的语句吗？  　　p=&f;  　　不对。因为指针p的类型是int*，它指向的类型是int。表达式&f的结果是一个指针，指针的类型是float*,它指向的类型是float。两者不一致，直接赋值的方法是不行的。至少在我的MSVC++6.0上，对指针的赋值语句要求赋值号两边的类型一致，所指向的类型也一致，其它的编译器上我没试过，大家可以试试。为了实现我们的目的，需要进行"强制类型转换"：  p=(int*)&f;   　　如果有一个指针p，我们需要把它的类型和所指向的类型改为TYEP*TYPE， 那么语法格式是：  　　(TYPE*)p；  　　这样强制类型转换的结果是一个新指针，该新指针的类型是TYPE*，它指向的类型是TYPE，它指向的地址就是原指针指向的地址。而原来的指针p的一切属性都没有被修改。  　　一个函数如果使用了指针作为形参，那么在函数调用语句的实参和形参的结合过程中，也会发生指针类型的转换。  　　例十五：  voidfun(char*);  inta=125,b;  fun((char*)&a);  ...  ...  voidfun(char*s)  {  charc;  c=*(s+3);*(s+3)=*(s+0);*(s+0)=c;  c=*(s+2);*(s+2)=*(s+1);*(s+1)=c;  }  }   　　注意这是一个32位程序，故int类型占了四个字节，char类型占一个字节。函数fun的作用是把一个整数的四个字节的顺序来个颠倒。注意到了吗？在函数调用语句中，实参&a的结果是一个指针，它的类型是int*，它指向的类型是int。形参这个指针的类型是char*，它指向的类型是char。这样，在实参和形参的结合过程中，我们必须进行一次从int*类型到char*类型的转换。结合这个例子，我们可以这样来想象编译器进行转换的过程：编译器先构造一个临时指针char*temp， 然后执行temp=(char*)&a，最后再把temp的值传递给s。所以最后的结果是：s的类型是char*,它指向的类型是char，它指向的地址就是a的首地址。  　　我们已经知道，指针的值就是指针指向的地址，在32位程序中，指针的值其实是一个32位整数。那可不可以把一个整数当作指针的值直接赋给指针呢？就象下面的语句：  unsignedinta;  TYPE*ptr;//TYPE是int，char或结构类型等等类型。  ...  ...  a=20345686;  ptr=20345686;//我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686（十进制  ）  ptr=a;//我们的目的是要使指针ptr指向地址20345686（十进制）   　　编译一下吧。结果发现后面两条语句全是错的。那么我们的目的就不能达到了吗？不，还有办法：  unsignedinta;  TYPE*ptr;//TYPE是int，char或结构类型等等类型。  ...  ...  a=某个数，这个数必须代表一个合法的地址；  ptr=(TYPE*)a；//呵呵，这就可以了。   　　严格说来这里的(TYPE*)和指针类型转换中的(TYPE*)还不一样。这里的(TYPE*)的意思是把无符号整数a的值当作一个地址来看待。上面强调了a的值必须代表一个合法的地址，否则的话，在你使用ptr的时候，就会出现非法操作错误。  　　想想能不能反过来，把指针指向的地址即指针的值当作一个整数取出来。完 全可以。下面的例子演示了把一个指针的值当作一个整数取出来，然后再把这个整数当作一个地址赋给一个指针：  　　例十六：  inta=123,b;  int*ptr=&a;  char*str;  b=(int)ptr;//把指针ptr的值当作一个整数取出来。  str=(char*)b;//把这个整数的值当作一个地址赋给指针str。   　　现在我们已经知道了，可以把指针的值当作一个整数取出来，也可以把一个整数值当作地址赋给一个指针。  　　指针的安全问题  　　看下面的例子：  　　例十七：  chars='a';  int*ptr;  ptr=(int*)&s;  *ptr=1298；   　　指针ptr是一个int*类型的指针，它指向的类型是int。它指向的地址就是s的首地址。在32位程序中，s占一个字节，int类型占四个字节。最后一条语句不但改变了s所占的一个字节，还把和s相临的高地址方向的三个字节也改变了。这三个字节是干什么的？只有编译程序知道，而写程序的人是不太可能知道的。也许这三个字节里存储了非常重要的数据，也许这三个字节里正好是程序的一条代码，而由于你对指针的马虎应用，这三个字节的值被改变了！这会造成崩溃性的错误。  　　让我们再来看一例：  　　例十八：  　　1、chara;  　　2、int*ptr=&a;  　　...  　　...  　　3、ptr++;  　　4、*ptr=115;  　　该例子完全可以通过编译，并能执行。但是看到没有？第3句对指针ptr进行自加1运算后，ptr指向了和整形变量a相邻的高地址方向的一块存储区。这块存储区里是什么？我们不知道。有可能它是一个非常重要的数据，甚至可能是一条代码。而第4句竟然往这片存储区里写入一个数据！这是严重的错误。所以在使用指针时，程序员心里必须非常清楚：我的指针究竟指向了哪里。在用指针访问数组的时候，也要注意不要超出数组的低端和高端界限，否则也会造成类似的错误。  　　在指针的强制类型转换：ptr1=(TYPE*)ptr2中，如果sizeof(ptr2的类型)大于sizeof(ptr1的类型)，那么在使用指针ptr1来访问ptr2所指向的存储区时是安全的。如果sizeof(ptr2的类型)小于sizeof(ptr1的类型)，那么在使用指针ptr1来访问ptr2所指向的存储区时是不安全的。