指針、引用和取值

什么是指針？什么是內(nèi)存地址？什么叫做指針的取值？指針是一個(gè)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)內(nèi)存地址的變量。在這份教程里“引用”表示計(jì)算機(jī)內(nèi)存地址。從指針指向的內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)稱作指針的取值。指針可以指向某些具體類型的變量地址，例如int、long和double。指針也可以是void類型、NULL指針和未初始化指針。本文會(huì)對(duì)上述所有指針類型進(jìn)行探討。

根據(jù)出現(xiàn)的位置不同，操作符 * 既可以用來聲明一個(gè)指針變量，也可以用作指針的取值。當(dāng)用在聲明一個(gè)變量時(shí)，*表示這里聲明了一個(gè)指針。其它情況用到*表示指針的取值。

&是地址操作符，用來引用一個(gè)內(nèi)存地址。通過在變量名字前使用&操作符，我們可以得到該變量的內(nèi)存地址。

第2行，我們通過*操作符聲明了一個(gè)int指針。接著我們聲明了一個(gè)int變量并賦值為1。然后我們用int變量的地址初始化我們的int指針。接下來對(duì)int指針取值，用變量的內(nèi)存地址初始化int指針。最終，我們打印輸出變量值，內(nèi)容為1。

第6行的&val是一個(gè)引用。在val變量聲明并初始化內(nèi)存之后，通過在變量名之前使用地址操作符&我們可以直接引用變量的內(nèi)存地址。

第8行，我們?cè)僖淮问褂?操作符來對(duì)該指針取值，可直接獲得指針指向的內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù)。由于指針聲明的類型是int，所以取到的值是指針指向的內(nèi)存地址存儲(chǔ)的int值。

這里可以把指針、引用和值的關(guān)系類比為信封、郵箱地址和房子。一個(gè)指針就好像是一個(gè)信封，我們可以在上面填寫郵寄地址。一個(gè)引用（地址）就像是一個(gè)郵件地址，它是實(shí)際的地址。取值就像是地址對(duì)應(yīng)的房子。我們可以把信封上的地址擦掉，寫上另外一個(gè)我們想要的地址，但這個(gè)行為對(duì)房子沒有任何影響。

void指針、NULL指針和未初始化指針

一個(gè)指針可以被聲明為void類型，比如void *x。一個(gè)指針可以被賦值為NULL。一個(gè)指針變量聲明之后但沒有被賦值，叫做未初始化指針。

執(zhí)行上面的代碼，你會(huì)得到類似下面對(duì)應(yīng)不同內(nèi)存地址的輸出。

第1行我們聲明了一個(gè)未初始化int指針。所有的指針在賦值為NULL、一個(gè)引用（地址）或者另一個(gè)指針之前都是未被初始化的。第2行我們聲明了一個(gè)NULL指針。第3行聲明了一個(gè)void指針。第4行到第6行聲明了一個(gè)int值和幾個(gè)int指針。

第9行到11行，我們?yōu)閕nt指針賦值為一個(gè)引用并把int指針賦值為void指針。void指針可以保存各種其它指針類型。大多數(shù)時(shí)候它們被用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？梢宰⒁獾?，第11行我們打印了int和void指針的地址。它們現(xiàn)在指向了同樣的內(nèi)存地址。所有的指針都存儲(chǔ)了內(nèi)存地址。它們的類型只在取值時(shí)起作用。

第15到16行，我們把void指針轉(zhuǎn)換為int指針castptr。請(qǐng)注意這里需要顯示轉(zhuǎn)換。雖然C語言并不要求顯示地轉(zhuǎn)換，但這樣會(huì)增加代碼的可讀性。接著我們對(duì)castptr指針取值，值為1。

第19行非常有意思，在這里打印未初始化指針和NULL指針。值得注意的是，未初始化指針是有內(nèi)存地址的，而且是一個(gè)垃圾地址。不知道這個(gè)內(nèi)存地址指向的值是什么。這就是為什么不要對(duì)未初始化指針取值的原因。最好的情況是你取到的是垃圾地址接下來你需要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，最壞的情況則會(huì)導(dǎo)致程序崩潰。

NULL指針被初始化為o。NULL是一個(gè)特殊的地址，用NULL賦值的指針指向的地址為0而不是隨機(jī)的地址。只有當(dāng)你準(zhǔn)備使用這個(gè)地址時(shí)有效。不要對(duì)NULL地址取值，否則會(huì)產(chǎn)生段錯(cuò)誤。

指針和數(shù)組

C語言的數(shù)組表示一段連續(xù)的內(nèi)存空間，用來存儲(chǔ)多個(gè)特定類型的對(duì)象。與之相反，指針用來存儲(chǔ)單個(gè)內(nèi)存地址。數(shù)組和指針不是同一種結(jié)構(gòu)因此不可以互相轉(zhuǎn)換。而數(shù)組變量指向了數(shù)組的第一個(gè)元素的內(nèi)存地址。

一個(gè)數(shù)組變量是一個(gè)常量。即使指針變量指向同樣的地址或者一個(gè)不同的數(shù)組，也不能把指針賦值給數(shù)組變量。也不可以將一個(gè)數(shù)組變量賦值給另一個(gè)數(shù)組。然而，可以把一個(gè)數(shù)組變量賦值給指針，這一點(diǎn)似乎讓人感到費(fèi)解。把數(shù)組變量賦值給指針時(shí)，實(shí)際上是把指向數(shù)組第一個(gè)元素的地址賦給指針。

第1行初始化了一個(gè)int數(shù)組，第2行用數(shù)組變量初始化了一個(gè)int指針。由于數(shù)組變量實(shí)際上是第一個(gè)元素的地址，因此我們可以把這個(gè)地址賦值給指針。這個(gè)賦值與int *ptr = &myarray[0]效果相同，顯示地把數(shù)組的第一個(gè)元素地址賦值到了ptr引用。這里需要注意的是，這里指針需要和數(shù)組的元素類型保持一致，除非指針類型為void。

指針與結(jié)構(gòu)體

就像數(shù)組一樣，指向結(jié)構(gòu)體的指針存儲(chǔ)了結(jié)構(gòu)體第一個(gè)元素的內(nèi)存地址。與數(shù)組指針一樣，結(jié)構(gòu)體的指針必須聲明和結(jié)構(gòu)體類型保持一致，或者聲明為void類型。

第1至6行聲明了一個(gè)person結(jié)構(gòu)體，一個(gè)變量指向了一個(gè)person結(jié)構(gòu)體和指向person結(jié)構(gòu)體的指針。第8行為age成員賦了一個(gè)int值。第9至10行我們聲明了一個(gè)char指針并賦值給一個(gè)char數(shù)組并賦值給結(jié)構(gòu)體name成員。第11行我們把一個(gè)person結(jié)構(gòu)體引用賦值給結(jié)構(gòu)體變量。

第13行我們打印了結(jié)構(gòu)體實(shí)例的age和name。這里需要注意兩個(gè)不同的符號(hào)，'.' 和 ‘->' 。結(jié)構(gòu)體實(shí)例可以通過使用 ‘.' 符號(hào)訪問age變量。對(duì)于結(jié)構(gòu)體實(shí)例的指針，我們可以通過 ‘->' 符號(hào)訪問name變量。也可以同樣通過(*ptr).name來訪問name變量。

總結(jié)

希望這份簡(jiǎn)短的概述能夠有助于了解不同的指針類型。在后續(xù)的博文中我們會(huì)探討其它類型的指針和高級(jí)用法，比如函數(shù)指針。

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