指针 | 一隅

指针就像陷阱，你得主动跳进去

指针运算

转换

由于指针的位数相同，在64位机器下均为8 byte，所以转换后的指针的值也是相同的。

1 2	int a[4]; // a: 0x7ffc2a11b080 char c = (char ) a; // c: 0x7ffc2a11b080

但是需要注意的是，不同类型的指针做偏移运算时，偏移的大小是不同的，一个int指针的偏移量为4byte，但是一个char指针偏移量为1byte。

int *d = a;

// d+1 = 0x7ffc2a11b080+0x4 = 0x7ffc2a11b084
// c+1 = 0x7ffc2a11b080+0x1 = 0x7ffc2a11b081

数学运算

注意

指针不能想加，但能相减

两个指针相加是没有任何意义的，一个指针和一个偏移量相加，可以代表将这个指针偏移某个位置，但是两个指针相加能代表什么呢？nothing。但是两个指针相减是有意义的，代表两个指针之间的距离，例如：

int a = 1;
int b = 2;

int *p1 = &a;
int *p2 = &b;
 
int distance = p1 - p2;

如果打印的distace值为5，代表p1和p2之间间隔着能够容纳5个int的空间，我们可以借此得到两个指针中间的位置。

1 2	mid = (low+high)/2; //Error mid = low+(high-low)/2 //OK

需要注意的是，指针相减必须是相同类型的。

地址表示

在64位的PC上，指针所占的长度为8个字节，但是如果实际打印会发现输出只有6个字节，这是因为6字节寻址范围已经非常大了，基本上没有什么软件能够使用6个字节寻址的空间。

不同类型在内存中的表示

整型

整型的表示方式为：先计算整型的补码，然后按照低地址放低位，高地址放高位的方式，将整型进行存储，以int类型为例，该类型占据4个byte。

例题

有一段代码如下：

> int a[4];
> int *c = a;
> a[0] = 200, a[1] = 300, a[2] = 301, a[3] = 302;
> c = c + 1;
> *c = 400;
> 
> c = (int *)(((char *) a) + 1 );
> *c = 500;
>

请问上述代码执行完后，a[0]~a[3]的值各为多少？

这里实际考察了不同类型指针的计算以及整数在内存中的存储，首先，c=c+1执行完后，指针向后偏移一个int类型的大小，那么此时c指向a[1]，*c=400即a[1] = 400，现在a[0]~a[3]的值为：

1	a[0] = 200, a[1] = 400, a[2] = 301, a[3] = 302;

而下一句语句执行了指针类型转换，将int类型转换为了char类型，char类型指针+1向后偏移一个char类型的大小，即1byte，此时需要将内存画出具体进行判断。过程如下：

(200)DEC = (11001000)BIN，所以200在a[0]中排布如下，(400)DEC=(000110010000)BIN同理
c在转换成为char *类型后，+1偏移1byte，指向内存序号5所在的byte
随即c又被转换为int类型，那么现在c指向的就是从5开始到8结束这4byte，对其赋值会导致5~8所在内存被覆盖掉

int a[4];
int *c = a;
a[0] = 200, a[1] = 300, a[2] = 301, a[3] = 302;
c = c + 1;
*c = 400;

c = (int *)(((char *) a) + 1 );
/***************************************************************************************
                                                  c'-------->c      
     0           1          2         3           4          5          6          7
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
|1100 1000 | 00000000 | 00000000 | 00000000 | 10010000 | 00000001 | 00000000 | 00000000 |
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
                     a[0]                                        a[1]
                     
     8           9         10         11          12         13         14         15
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
|          |          |          |          |          |          |          |          |
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
                     a[2]                                        a[3]
*****************************************************************************************/

*c = 500;
/***************************************************************************************
                                                             c      
     0           1          2         3           4          5          6          7
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
|1100 1000 | 00000000 | 00000000 | 00000000 | 10010000 | 11110100 | 00000001 | 00000000 |
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
                     a[0]                                        a[1]
                     
     8           9         10         11          12         13         14         15
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| 00000000 |          |          |          |          |          |          |          |
+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
                     a[2]                                        a[3]
*****************************************************************************************/

从上面的分析过程可以看出，最终，*c = 500;会使5~8的内存被修改，而此时计算a[1]得到的结果即为128144：

1	(00000000 00000001 11110100 10010000)BIN = (128144)DEC

这个例子告诉我们，尽量不要进行指针类型转换，如果转换，也要尽可能保证转换的指针所指向的类型占用空间一致。否则可能会出现非常奇怪的问题。

指针使用Checklist

[ ] 检查指针是否为空：为空一般说明内存分配不正确
[ ] 检查指针是否指向明确地址空间：是否在该用指针的场合错误使用了对象
[ ] 检查是否需要对指针解引用：该用对象的场合错误使用了指针

如何正确理解指针

指针是非常难以驾驭的存在，即使是有经验的程序员，也会陷入指针的陷阱当中，所以我们不妨在这里做一个抽象：

指针本身是一张表，用于分配空间，我们说指针的时候，实际上是在讨论这段空间
指针内容是这张表中的具体项目，我们使用指针解引用后的对象，就是在使用这个具体的项目

在使用指针过程中，一定要注意，是在处理空间，还是在处理对象。

参考文献

1.一个关于指针实验的代码 ↩