指针声明

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指针是一种对象类型,它引用函数或另一种类型的对象,可以添加限定符。指针亦可以不引用任何内容,这通过一个特定的空指针值指示。

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[编辑] 语法

在指针声明的声明文法中,类型指定符序列指代所指向的类型(可以是函数或对象,可以是不完整类型),而声明器拥有形式:

* qualifiers(可选) declarator (1)

其中 declarator 可以是命名所声明指针的标识符,包括另一个指针声明器(这指示一个指向指针的指针):

float *p, **pp; // p 是指向 float 的指针
                // pp 是指向指向 float 指针的指针
int (*fp)(int); // fp 是指向类型 int(int) 为函数的指针

出现在 * 与标识符(或另一个嵌套声明器)间的 qualifiers 将被声明的限定赋予指针类型:

int n;
const int * pc = &n; // pc 是指向 const int 的非 const 指针
// *pc = 2; // 错误:不能通过不带转型的 p 修改 n
pc = NULL; // OK : pc 自身可修改
 
int * const cp = &n; // cp 是一个指向非 const 的 int 的 const 指针
*cp = 2; // OK :通过 cp 修改 n
// cp = NULL; // 错误: cp 自身不能修改
 
int * const * pcp = &cp; // 指向指向非 const 的 int 的 const 指针的非 const 指针

[编辑] 解释

指针用于间接使用,这是种普遍存在的编程技巧;它们可以用于实现按引用传递语义、访问有动态存储期的对象、实现“可选”类型(使用空指针值)、结构体间的聚合关系、回调(使用指向函数指针)、泛型接口(使用指向 void 的指针)以及其他更多。

[编辑] 指向对象的指针

指向对象的指针可以通过应用于对象类型(可以不完整)表达式的取值运算符初始化:

int n;
int *np = &n; // 指向 int 的指针
int *const *npp = &np; // 指向指向非 const 的 int 的 const 指针的非 const 指针
 
int a[2];
int (*ap)[2] = &a; // 指向 int 数组的指针
 
struct S { int n; } s = {1}
int* sp = &s.n; // 指向作为 s 成员的 int 的指针

指针可以出现作间接运算符 (一元 * )的运算数,它返回标识所指向对象的左值

int n;
int* p = &n;     // 指针 p 指向 n
*p = 7;         // 存储 7 于 n
printf("%d\n", *p); // 左值到右值转换从 n 读取值

指向 structunion 类型对象的指针亦可作为经由指针成员访问运算符 -> 的左运算数出现。

因为数组到指针隐式转换,指向数组首元素的指针可通过数组类型表达式初始化:

int a[2];
int *p = a; // 指向a[0]
 
int b[3][3];
int (*row)[3] = b; // 指向b[0]

确定的加减复合赋值自增减运算符定义于指向数组元素的指针。

比较运算符在一些情况下定义于指向对象的指针:二个表示相同地址的指针比较相等,二个空指针值比较相等,比较指向同一数组的元素的指针以二个元素的数组下标比较,及指向结构体成员的指针以这些成员声明顺序比较。

许多实现亦提供随意来源指针的严格全序,例如若它们实现在连续(“平直”)的虚拟地址空间上。

[编辑] 指向函数的指针

指向函数的指针可由函数地址初始化。因为函数到指针转换,取址运算符是可选的:

void f(int);
void (*pf1)(int) = &f;
void (*pf2)(int) = f; // 等于&f

不同于函数,指向函数的指针是对象,从而能存储在数组中、复制、赋值、作为参数传递给其他函数等等。

指向函数的指针可以用作函数调用运算符的左运算数;这会调用所指向的函数:

#include <stdio.h>
int f(int n)
{
    printf("%d\n", n);
    return n*n;
}
int main(void)
{
    int (*p)(int) = f;
    int x = p(7);
}

解引用函数指针产生所指向函数的函数指代器:

int f();
int (*p)() = f;    // 指针 p 指向 f
(*p)(); // 通过函数指代器调用函数 f
p();    // 直接通过指针调用 f

等于比较运算符定义于指向函数的指针(若指向相同函数则它们比较相等)。

因为函数类型的兼容性忽略函数参数的顶层限定符,指向仅在参数的顶层限定符有区别的函数指针是可互换的:

int f(int), fc(const int);
int (*pc)(const int) = f; // OK
int (*p)(int) = fc;       // OK
pc = p;                   // OK

[编辑] 指向 void 指针

指向任意类型对象的指针能隐式转换成指向 void 的指针(可选地有 constvolatile 限定),反之亦然:

int n=1, *p=&n;
void* pv = p; // int* 到 void*
int* p2 = pv; // void* 到 int*
printf("%d\n", *p2); // 打印 1

指向 void 的指针用于传递未知类型的对象,这在泛型接口中常用: malloc 返回 void*qsort 期待用户提供接受二个 const void* 参数的回调。 pthread_create 期待用户提供接受并返回 void* 的回调。所有情况下,调用方负责在使用前将指针转换到正确的类型。

[编辑] 空指针

每种类型的指针都有含有一个该类型的特殊的值,称为空指针值。值为空的指针不指向对象或函数(解引用空指针是未定义行为),而且与所有相同类型的且值以为的指针比较相等。

为初始化指针为空,或将空值赋给已存在的指针,可以使用空指针常量( NULL ,或其他任何拥有值零的整数常量)。静态初始化亦将指针初始化到它们的空值。

空指针可以指示对象不存在,或可用于指示错误条件的其他对象。通常,接收指针参数的函数几乎总是需要检查该值是否为空,并对该情况特殊处理(例如, free 在传递空指针时不做任何事)。

[编辑] 注意

尽管任何指向对象的指针能被转型成指向其他类型对象的指针,解引用指向类型异于对象声明类型的指针几乎总是未定义行为。细节见严格别名使用

可以指示函数,通过不会有别名使用的指针访问对象。细节见 restrict

(C99 起)

数组类型的左值表达式,在大多数语境中使用时,会经历隐式转换到指向数组首元素的指针。细节见数组到指针转换

char *str = "abc"; // "abc" 是 char[4] 类型的数组, str 是指向 'a' 的指针

指向 char 的指针通常用于表示字符串。为表示合法的字节字符串,指针必须指向作为 char 数组元素的 char ,而且在大于或等于指针所引用元素的下标的某个下标处,必须有零值的 char 。

[编辑] 引用

  • C11 standard (ISO/IEC 9899:2011):
  • 6.7.6.1 Pointer declarators (p: 130)
  • C99 standard (ISO/IEC 9899:1999):
  • 6.7.5.1 Pointer declarators (p: 115-116)
  • C89/C90 standard (ISO/IEC 9899:1990):
  • 3.5.4.1 Pointer declarators

[编辑] 参阅

指针声明C++ 文档