Mdr-C-Tutorial

主题

指针 ​

1. 定义 ​

不同概念

本篇讲义所说的指针，和 体系结构 中的指针不是同一个概念：前者指语言特性，是 C 语言中一类类型的统称；后者指特定的整数字节地址（偏移量）。

  1. 指针是一种对象类型，它引用函数或另一种类型的对象
  2. 指针可以不引用任何内容，此时他是一个空指针

2. 声明 ​

  1. 指针声明符的格式：* 声明符（一个星加上另一个声明符）

    函数声明符：声明符 ( 形参列表 )
    数组声明符：声明符 [ 表达式 ]
    当上述两行的声明符是指针声明符时，得加括号

  2. 其中 声明符 可以是标识符，也可以是其他的声明符（包括指针声明符）

  3. 如果指针声明符是其他声明符的 声明符 部分，那么声明一个“指向”其他声明符声明的类型“的指针”

    c
    int **p;
 // '**p' 是 指针声明符
 // 他的“声明符”部分为 '*p'，是个指针声明符
 // 声明一个指向“指向 int 的指针”的指针

3. 取地址与解引用 ​

指针最基础的两个操作是取地址 & 和解引用 *。前者从对象得到地址，后者通过地址访问对象。

c
int n = 10;
int *p = &n;

*p = 20;

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

这里 p 保存 n 的地址，对 *p 赋值会直接修改 n。空指针或无效地址解引用会导致未定义行为，因此解引用前应保证地址有效。

4. 空指针 ​

空指针表示“不指向任何对象”，通常写作 NULL。空指针可以比较、赋值、传参，但不能解引用。

c
#include <stddef.h>

int *p = NULL;
if (p == NULL) {
    /* 尚未绑定对象 */
}

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

5. 指针与数组 ​

数组表达式在大多数上下文会退化为首元素指针，因此数组与指针在访问语法上经常看起来相似，但两者并不是同一种类型。

c
int arr[4] = {1, 2, 3, 4};
int *p = arr;      /* 等价于 &arr[0] */

int a = arr[2];
int b = p[2];

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

arr 的类型是“4 个 int 的数组”，p 的类型是“指向 int 的指针”；sizeof arr 与 sizeof p 一般不同。

6. 指针算术 ​

指针加减是按“所指对象类型大小”移动，而不是按字节裸移动。p + 1 表示跳到下一个同类型对象地址。

c
int arr[3] = {10, 20, 30};
int *p = arr;

int x = *(p + 1); /* 20 */

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

越过同一数组对象边界（除“尾后位置”外）进行访问是未定义行为。

7. const 与指针 ​

const 位置不同，含义不同：

c
int a = 1;
int b = 2;

const int *p1 = &a; /* 不能通过 p1 修改对象值 */
int *const p2 = &a; /* p2 的地址绑定不可变 */

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

这两种形式分别约束“所指对象可改性”和“指针自身可改性”，阅读声明时要分开判断。

8. 函数指针 ​

函数也有地址，可通过函数指针实现回调与策略分发。

c
int add(int x, int y) {
    return x + y;
}

int main(void) {
    int (*fp)(int, int) = add;
    return fp(3, 4) == 7 ? 0 : 1;
}

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

函数指针是 C 接口抽象的关键能力，标准库中的 qsort、bsearch 都依赖它。