C 的 pointer (指标, 另一常译为指位器)一般是被认为 C 语言中最具威力的工具及
最难以学习的, 事实上 pointer 并不困难.
第一个范例:
/* ====================
pointer - 1
==================== */
#include <stdio.h>
int main()
{
char *s_pointer = “Hello”;
char s[] = “World”;
printf(“%s\n”, s_pointer );
printf(“%s”, s );
return 0;
}
程式执行结果:
Hello
World
先解释一下这一行:
char *s_pointer = “Hello”;
首先编译器会预留一块记忆空间存放 Hello, 再把这个空间的 address (也就是 ‘H’
字元的位址) 设定给 s_pointer.
有点困惑吗? C 的 pointer 与 array 很类似, 基本上 array 只是一块连续的记忆空间,
一个变数存放著这个空间的 address (位址), 而 pointer 也只是一个变数存放著一个
address. 若还是不明白, 在以后我们会以更多的范例来说明 pointer 的观念与使用
以及 pointer 与 array 的关系.
底下的例子:
/* ====================
pointer - 2
==================== */
#include <stdio.h>
int main()
{
char *s_pointer;
char str[] = “Hello World!”;
s_pointer = str;
printf(“%s\n”, s_pointer );
return 0;
}
执行结果:
Hello World!
上面程式中, 所做的事情不是 string copy, 而是将 pointer 所指的 address 设定(assign)
为 str 所指的值, 而此时有 str 及 pointer 指向 “Hello World!”.
再看底下的例子:
/* ====================
pointer - 3
==================== */
#include <stdio.h>
int main()
{
char *s_pointer;
char str[] = “Hello World!”;
s_pointer = str;
s_pointer[0] = ‘h’; /* ‘H’ 转 ‘h’ */
printf(“%s\n”, str );
return 0;
}
执行结果:
hello World!
前面提过, pointer 与 array 其实只是一个变数存放著一个 address, 在前面的 array 章节中
学到的 array 操作自然可以应用(apply)在 pointer 上, 我们把 s_pointer 所指的
address (位址) 上的第一个 element 改成 ‘h’. 又因为 str 所指的 address 与 s_pointer 一样,
所以 printf 输出 str 为 “hello World!”.
底下的例子:
/* ====================
pointer - 4
==================== */
#include <stdio.h>
int main()
{
char *s_pointer;
char str[] = “Hello World!”;
s_pointer = str;
s_pointer = s_pointer + 1; /* 也可写成 s_pointer++ */
printf(“%s\n”, str );
printf(“%s\n”, s_pointer );
return 0;
}
执行结果:
Hello World!
ello World!
既然我们可以指定 pointer 的 address (位址), 自然就可以将现在所指的 address
往前或往后减少或累加, 上例中我们是累加:
s_pointer = s_pointer + 1;
这一行程式会将 s_pointer 所指的 address 加一, 因此原本 s_pointer 是指向 ‘H’,
加一之后变成 ‘e’ 开始.
请参考下图.
str(指向 H )
H
e
l
l
o
W
o
r
l
d
!
NULL
s_pointer (指向 H)
s_pointer = s_pointer + 1 (指向 e)
/* ====================
pointer - 5
==================== */
#include <stdio.h>
int main()
{
char *s_pointer = “Hello”;
char ch1, ch2;
ch1 = *s_pointer;
ch2 = s_pointer[0];
printf(“%c, %c”, ch1, ch2 );
return 0;
}
执行结果:
H, H
程式示范如何以 pointer 运算取出目前 pointer 所指的 address 上的资料,
我们已知 s_pointer 所指的位址及其上面存放的资料, 以 ‘*’ pointer operator
(指标运算元) 可取出所存放的资料, 程式之中比较了等¤的 array 操作,
在程式开发上, 个人是偏爱使用 array operator, 但有些 programmer 认为
使用 pointer operator 编译器产生的 code 较 array operator 快.
以下范例是用 pointer 的间接运算子的例子, 当然也可以用 array operator 做到:
/* ====================
pointer 6
==================== */
#include <stdio.h>
void main()
{
char *str = "Eric";
printf( "%c", *(str+0) ); /* 也可写 printf(“%c”,str[0] ); */
printf( "%c", *(str+1) ); /* 也可写 printf(“%c”,str[1] ); */
printf( "%c", *(str+2) ); /* 也可写 printf(“%c”,str[2] ); */
printf( "%c", *(str+3) ); /* 也可写 printf(“%c”,str[3] ); */
}
程式执行结果:
Eric
看完以上的例子是否更清楚 pointer 的使用, 及 pointer 与 array 之间的关系?
在一个比较大的软体开发计划中, 常常 要动态向系统要求记忆体, 以下是一个范例:
/* ================
memory allocation/free 1
================ */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
char *str;
char s[] = “Hello World!”;
int length;
length = strlen( s ) + 1; /* 求得 s 长度, 加 1 是因为结束字元. */
str = (char*)malloc( length ); /* 向O.S 要 memory */
strcpy( str, s );
printf(“%s\n”, str );
str[0] = ‘h’;
printf(“%s\n”, s );
free( str );
return 0;
}
程式执行结果:
Hello World!
Hello World!
strlen 是 C 的 standard library 中求得 string length 的一个 function, 取得 s 的长度之后
加 1 是因为 strlen 并不会把结束字元算进字串的长度. 另外程式中,
以 malloc 这个函数向系统索取一块记忆空间, malloc 传回这个空间的 address.
str = (char *)malloc( length );
其中, (char *)是我们强制转型, 将 malloc传回的 pointer 型态转型与 str 一致为
(char *). 接著再以 strcpy 将 s 里面的字元 copy 至 str.
程式后面的 str[0] = ‘h’ 只是为了证明 str 与 s 所指的 address 及资料是完全不同的.
程式中以 free 这个 function 释放(release) 之前向系统索取的空间, 所谓有借有还,
维持良好的程式开发习惯.
/* ================
memory allocation/free 2
================ */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
char *str;
char s[] = “Hello World!”;
int length;
length = strlen( s ) + 1;
str = (char*)malloc( length ); /* 向O.S 要 memory */
if( str == NULL )
{
printf(“Memory allocation failed”);
return 0;
}
strcpy( str, s );
printf(“%s”,str );
free( str );
return 0;
}
执行结果, 记忆空间充足的情况”
Hello World!
或记忆空间不足时:
Memory allocation failed
上面的程式中, 我们多了一个判断, 判断 str 是否为 NULL, 若为 NULL 则印出
”Memory allocation Failed”, 接著离开程式返回系统, 因为 malloc 在无法取得
你所 大小的记忆空间时会传回 NULL. 这一个判断是必 的, 特别是在开发
大型系统时要处理这些问题.
最后谈到的是 & 位址运算元, 这个运算元符号虽然与 Bitwise AND 一样,
但用法不同, Bitwise AND 的用法是:
Identifier1 & Identifier2
而现在说的位址运算元是:
&Identifier
本运算元会传回 Identifier 的 Address(位址), 在 C 中, 所有的 variable (变数)
都存在一个实体的记忆体空间中, 当你 要知道这个变数存放的位址时,
就可以使用 “&” operator.
/* ====================
& operator.
==================== */
#include <stdio.h>
int main()
{
int *pointer_a, a;
pointer_a = &a;
a = 10;
printf(“%d, %d”, a, *pointer_a );
return 0;
}
执行结果:
10, 10
程式中, 将 a 的 address 设给 pointer_a (另一说法是: 把 pointer_a 这个 pointer 指向 a ),
因此 pointer_a 所”指”的 address 与 a 的 address 一样, 所以 a, 与使用 *pointer_a 取出
指向的位址上的资料是一样的.
在前面的”C的输出与输入”章节中, 函数 scanf 的参数皆是 pointer, 所以我们以
“&” operator 将变数的 address 传入.
参考资料:http://student.zjzk.cn/course_ware/gaojiyuyan/ckzl2/webver/ch27.htm