水滴石穿C语言之指针综合谈

概述

　　Joel Spolsky认为，对指针的理解是一种aptitude，不是通过训练就可以达到的。虽然如此，我还是想谈一谈这个C/C++语言中最强劲也是最容易出错的要素。

　　鉴于指针和目前计算机内存结构的关联，很多C语言比较本质的特点都孕育在其中，因此，本篇和第六、第七两篇我都将以指针为主线，结合在实际编程中遇到的问题，来详细谈谈关于指针的几个重要方面。

　　指针类型的本质分析

　　1、指针的本质

　　指针的本质：一种复合的数据类型。下面我将以下面几个作为例子进行展开分析：

　　a)、int *p;
　　b)、int **p;
　　c)、int (*parValue)[3];
　　d)、int (*pFun)();

　　分析：

　　所谓的数据类型就是具有某种数据特征的东东，比如数据类型char，它的数据特征就是它所占据的内存为1个字节, 指针也很类似，指针所指向的值也占据着内存中的一块地址，地址的长度与指针的类型有关，比如对于char型指针，这个指针占据的内存就是1个字节，因此指针也是一种数据类型，但我们知道指针本身也占据了一个内存空间地址，地址的长度和机器的字长有关，比如在32位机器中，这个长度就是4个字节，因此指针本身也同样是一种数据类型，因此，我们说，指针其实是一种复合的数据类型，

　　好了，现在我们可以分析上面的几个例子了。

　　假设有如下定义：

int nValue;

　　那么，nValue的类型就是int，也就是把nValue这个具体变量去掉后剩余的部分，因此，上面的4个声明可以类比进行分析：

　　a)、int *

　　*代表变量（指针本身）的值是一个地址，int代表这个地址里面存放的是一个整数，这两个结合起来，int *定义了一个指向整数的指针，类推如下:

　　b)、int **

　　指向一个指向整数的指针的指针。

　　c)、int (*)[3]

　　指向一个拥有三个整数的数组的指针。

　　d)、int (*)()

　　指向一个函数的指针，这个函数参数为空，返回值为整数。

　　分析结束，从上面可以看出，指针包括两个方面，一个是它本身的值，是一个内存中的地址；另一个是指针所指向的物，是这个地址中所存放着具有各种各样意义的数据。

　　2、对指针本身值的分析

　　下面例子考察指针本身的值（环境为32位的计算机）：

void *p = malloc( 100 );

　　请计算sizeof ( p ) = ?

char str[] = “Hello” ; char *p = str ;

　　请计算sizeof ( p ) = ?

void Func ( char str[100]) { 请计算 sizeof( str ) = ? //注意，此时，str已经退化为一个指针，详情见 //下一篇指针与数组 }

　　分析：上面的例子，答案都是4，因为从上面的讨论可以知道，指针本身的值对应着内存中的一个地址，它的size只与机器的字长有关（即它是由系统的内存模型决定的），在32位机器中，这个长度是4个字节。

　　3、对指针所指向物的分析

　　现在再对指针这个复合类型的第二部分，指针所指向物的意义进行分析。

　　上面我们已经得到了指针本身的类型，那么将指针本身的类型去掉 “*”号就可得到指针所指向物的类型，分别如下：

　　a)、int

　　所指向物是一个整数。

　　b)、int*

　　所指向物是一个指向整数的指针。

　　c)、int ()[3]

　　()为空，可以去掉，变为int [3]，所指向物是一个拥有三个整数的数组。

　　d)、int ()()

　　第一个()为空，可以去掉，变为int (),所指向物是一个函数，这个函数的参数为空，返回值为整数。

　　4、附加分析

　　另外，关于指针本身大小的问题，在C++中与C有所不同，这里我也顺带谈一下。

　　在C++中，对于指向对象成员的指针，它的大小不一定是4个字节，这主要是因为在引入多重虚拟继承以及虚拟函数的时候，有些附加的信息也需要通过这个指针进行传递，因此指向对象成员的指针会增大，不论是指向成员数据，还是成员函数都是如此，具体与编译器的实现有关，你可以编写个很小的C++程序去验证一下。另外，对一个类的静态成员（static member，可以是静态成员变量或者静态成员函数）来说，指向它的指针只是普通的函数指针，而不是一个指向类成员的指针，所以它的大小不会增加，仍旧是4个字节。