年末再看指针。看来搞C/C++,如影随形的指针就得门清~~~
创始人
2024-05-03 19:37:03
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继上篇博文因内核页表引出的指针问题,后来又研究了一番,这次应该比较清楚了,这里再总结一下。

目录

0 前言

1 普通指针:

2 指针的指针:

3 普通指针参数:

4 指针的指针参数:

5 函数指针:

6 指针函数:

7 指针数组:

8 数组指针:

9 其他:


0 前言

对于C/C++的学习和使用者而言,指针的重要性不言而喻。这不仅是初学者比较难理解的概念,也是很多老手容易犯错的地方。甚至因为过于灵活,容易引发问题,而发明了许多其他规避指针的语言。这从另一个角度说明,要掌握C/C++,指针是绕不过的。

C/C++里与指针有关的概念比较多,这里简单总结几个:

1 普通指针

定义一个指针变量,让其指向一个对应类型的变量。比如:

int *p;
int a;
p = &a;

这里定义了一个int指针变量和一个int的变量a,然后将a的地址给指针变量p,如此,就表示指针变量p指向了变量a。

 

2 指针的指针

定义一个指针变量,让其指向一个指针变量。比如:

int **pp;
int *p;
int a;
p = &a;
pp = &p;

这样,指针变量pp指向一个指针变量p,p又指向一个变量a。这是二级结构。当然还可以定义三级、四级等等,道理是一样的,不过会显得更加绕一些,使用和理解都比较费劲,实际中用的不多。

 

3 普通指针参数

在函数的参数传递中,使用指针变量。比如:

void func(int *pointer);
int *p;
int a;
p = &a;func(p);

定义一个指针变量,指向a,定义一个带指针变量参数的函数func,调用时,传递p。我们知道,函数的参数传递是通过栈结构完成的,通过拷贝进行,这种传值方式可以分为两种,普通变量,传变量值本身,指针变量,传地址值。对于上面的函数,效果如下图:

 函数参数相当于是函数里定义的一个新变量,所以如上图,pointer跟p并不是一个变量,p传递给函数后,就是将p指向的变量a的地址给了函数参数变量pointer。这样,pointer也就指向了变量a。

4 指针的指针参数

在函数参数传递时,使用指针的指针变量。如下:

void func(int **ppointer) {int *p = (int *)malloc(1024);/*p[0] = xx;p[1] = yy;...*/*ppointer = p;
}int *p;
func(&p);

从前面函数传参的原理可以看出,使用指针变量,虽然可以在函数里修改函数外面的内存,但是不能将函数里的内存传递出去。要做到这点,就需要使用指针的指针变量做参数。效果如下图:

参数ppointer获得了p的地址,也就是指向了p。而在函数里,可以对ppointer的内容做处理,也就是操作了p。这样,函数执行结束后,p指向了我们需要的地方。

5 函数指针

是一个指针,只不过这个指针指向一个函数。如下:

int (*pfunc)(int a);int func (int a) {return a+1;
}pfunc = func;pfunc(1); //return 2;

函数名可以理解为函数所表示的一串汇编代码的开始地址。上面代码定义了一个函数指针pfunc,指向拥有一个int参数,返回int类型的函数。另外,实际定义了一个函数func,然后让上述函数指针pfunc指向func,也就是指向了这个函数的开始位置。最终,调用pfunc,执行func函数代码。效果如下图:

6 指针函数

是一个函数,只不过返回值是一个指针。如下:

int *func(int a) {int *p = (int *)malloc(a);return p;
}

我们可以将内存分配函数本身也看做是一个指针函数,返回分配内存的首地址。

7 指针数组

是一个数组,数组的每一个元素是指针。如下:

int* parray[10];
int *p;
int a;
p = &a;parray[0] = p;
...

代码定义了一个指针数组,效果如下图:

8 数组指针

是一个指针,指向数组。代码如下:

int (*p) [2];
int array0[2];
int array1[2];
p[0] = array0;
p[1] = array1;

代码中定义了一个数组指针,指针指向含有两个int类型元素的数组。效果如下图:

9 其他:

大家可能觉得函数指针、指针函数,数组指针、指针数组不容易记住,不容易区分。这里有一个技巧,就是谁在后面,就是谁前面是一个修饰。比如,指针函数,函数在后面,就说这是一个函数,前面的指针是修改其返回值为指针。再比如,数组指针,指针在后面,就说明这是一个指针,前面用数组修饰,那么说明指针指向的是数组。

对于普通的指针,有三个与其相关的元素:指针的地址,指针本身和指针的内容。它们的关系如下图:

比如,如上图,一个指针变量p,其地址为123,123地址所在内存内容为456,是p本身的地址。p的内容为789,是所指向变量的地址,789地址内存处就是具体变量的值。

但是这处不能钻牛角尖。因为,对于指针和数组,有一些变通之处。我们知道,数组名是数组的首元素的地址,那么对于一个数组变量array, array 的值等于 &array[0]。进一步的,&array的值是什么呢?从含义上来讲,编译器会将其解释为数组的地址,这样看,其值本身跟array和&array[0]是相等的,但是含义不同。同样的,对于数组指针变量p, p指向数组,p的值就是数组的地址,自然也是数组首元素的地址。&p同样代表了数组的地址,自然跟p的值是相同的。*p同样代表了其指向的数组的值,自然也是数组的地址,所以跟p的值仍然是相同的。也就是这种情况下,p和&p和*p的内容是相同的。如果非要找出他们的不同,我们要从其含义上来理解其不同。

上面所述,最本质的理解是要注意:指针和数组并不同,即使在某些情况下值相同,但是表达的含义很可能不同。

关于上面的指针、数组、数组指针的取地址&和取内容*操作的值,可以通过下面的代码验证:

#include 
#include typedef int pgd_t[2];int main(int argc, char**argv) {int s[4];s[0] = 0x87654321;s[1] = 0x12345678;s[2] = 0x11112222;s[3] = 0x33334444;int testMem[4];testMem[0] = (unsigned int)s[0];testMem[1] = (unsigned int)s[1];testMem[2] = (unsigned int)s[2];testMem[3] = (unsigned int)s[3];pgd_t *pgd = NULL;pgd = (pgd_t *)testMem;//pgd = (pgd_t *)&testMem;int (*arrayPointer)[2];arrayPointer = pgd;int *p = NULL;p = &s[1];printf("\n");printf("Test pgd  : pgd is %lx,        pgd content is %lx,           pgd1 is %lx,          pgd1 content is %lx \n", (unsigned long)pgd, (unsigned long)(*pgd), (unsigned long)pgd[1], (unsigned long)(*(pgd+1)));printf("\n");printf("Test pgd  : pgd0 content is %lx,        pgd1 content is %lx ,          pgd0 addr is %lx,       pgd1 addr is %lx\n", (unsigned long)pgd[0], (unsigned long)pgd[1], (unsigned long)&pgd[0], (unsigned long)&pgd[1]);printf("\n\n");printf("Test mem  : array is %lx,      addr is %lx,      elem 0 addr is %lx,     elem 0 content is %x \n", (unsigned long)testMem, (unsigned long)(&testMem), (unsigned long)&testMem[0], (unsigned int)testMem[0]);printf("\n");printf("Test mem  : array is %lx,      addr is %lx,      elem 1 addr is %lx,     elem 1 content is %x \n", (unsigned long)testMem, (unsigned long)(&testMem), (unsigned long)&testMem[1], (unsigned int)testMem[1]);printf("\n");printf("Test mem  : array is %lx,      addr is %lx,      elem 2 addr is %lx,     elem 2 content is %x \n", (unsigned long)testMem, (unsigned long)(&testMem), (unsigned long)&testMem[2], (unsigned int)testMem[2]);printf("\n");printf("Test mem  : array is %lx,      addr is %lx,      elem 3 addr is %lx,     elem 3 content is %x \n", (unsigned long)testMem, (unsigned long)(&testMem), (unsigned long)&testMem[3], (unsigned int)testMem[3]);printf("\n\n");printf("Test local: local s0 is %lx,         local s1 is %lx,        local s2 is %lx,        local s3 is %lx,        local s is %lx \n", (unsigned long)&s[0], (unsigned long)&s[1], (unsigned long)&s[2], (unsigned long)&s[3], (unsigned long)&s);printf("\n\n");printf("Test normal pointer, p is %lx,       p addr is %lx,          p content is %lx \n",(unsigned long)p, (unsigned long)&p, (unsigned long)(*p));printf("\n");return 0;
}

执行结果为:

这其中的差异,相信读者可以从中找到答案。

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