指针专题

在 C 中，指针概念一直处于不佳而或缺的地位，本文就指针这一主题，记录下C语言在指针编程中的小细节。

场景一

​ $\ast p++$ 自增的是 $p$ 还是 $p$ 所指的变量？

解

​ 后缀 ++ 和 – 操作符优先于前缀单目操作符，故而 $\ast p++$ 和 $\ast (p++)$ 等价，表示自增 $p$ 并返回自增前所指向的值。

​ 与之对应，要自增 $p$ 所指的值，则使用括号调整先后，即：$(\ast p)++$ 。

​ 若赋值和自增顺序没有严格要求，也可使用 $++\ast p$ 。

场景二

​ 现有一个函数，其功能是初始化一个整型指针：

void f(int* t) {
    static int d = 5;
    t = &d;
}

但当进行如下的调用时，指针并没有指向目标地址，即变量 $d$ 所在地址：

int main() {
    int* ip;
    f(ip);
    printf("%d\n", *ip);
    return 0;
}

解

​ 在 C 中，参数是通过值传递的，函数仅修改了传入的指针副本。可以通过传入指针的地址，或是由函数返回指针副本。

// 参数传入的是一个指针副本 —— 一份隐性的同名指针拷贝

// 方法一 —— 返回指针副本
int* f(int* ip) {
    static int dum = 5;
    ip = &dum;
    printf("%d\n", *ip);
    return ip;
}

int main() {
    int* ip;
    f(ip);
    printf("%d\n", *ip);    // 原地址存储值
    printf("%d\n", *f(ip)); // 返回新地址的目标值
    return 0;
}

// 方法二 —— 传入指针的地址
void f(int** ip) {
    static int dum = 5;
    *ip = &dum;
}

int main() {
    int* ip;
    f(&ip);
    printf("%d\n", *ip);
    return 0;
}

场景三

​ 能否使用 void** 指针作为参数，使得函数按引用接收“一般指针”？

解

​ C 中没有像其他高级语言那样真正意义上的泛型，也即是没有一般指针的类型。

​ 虽然，void* 和其他类型相互赋值时，可以自动转换成其他类型，因此可以用作一般指针，但这种转换在 void** 上是不起作用的。

场景四

​ 一个函数接收整型指针类型的参数，那么怎样用引用的方式传入一个常数？

解

​ 至少没办法使用 $f(\&2);$ 这样的方式，但在C99中，可以使用以下方式：

• “复合常量”：
  • $f((int[])5);$
• 定义一个临时变量，再将其地址传入函数：
  • $intt=2;f(\&t);$

场景五

​ C 是否有“按引用传递”这一概念？

解

​ 严格来说，C 总是按值传递。即使是将数组传入参数，也是一种模拟按引用传递的过程，然而 C 并无真正等同的按引用传递或 C++ 的引用参数这样的概念。

​ 另一方面，预处理宏提供了一种 “按名称传递” 的方式。

场景六

​ 指针调用函数在 C 中出现了不同的语法方式

解

​ 函数总是通过指针进行调用的，即使我们以往正常定义的函数也总是隐式地退化为指针，因此：

• 函数指针名作为新的函数名
• 解析函数指针

这两种方式对于 C 都是可接受的，例如：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int (*fp)() = add;

    // 直接作为函数名
    printf("%d\n", fp(1, 2));
    // 作为函数的指针
    printf("%d\n", (*fp)(1, 2));
    return 0;
}

场景七

​ 如何将一个 int 类型变量转为 char* 类型？

解

​ 这样的行为往往有三种动机：

• 整型转为字符串

  •   #include <stdio.h> // sprintf() 所在头文件
      
      int main() {
          char* s = (char*)malloc(sizeof(char) * 11);
          sprintf(s, "%d", 2233);
          printf("%s\n", s);
          return 0;
      }
    

• 一位整型转为字符

  •   char ch = '9';
      int ch_int = ch - '0'; // 差值
    

• 让指针指向特定地址

  • 设置一个适当类型的指针取正确的值，使用明示的类型重置。

  •   unsigned int * loc = (unsigned int *)0x22332233;
    

每一个不曾起舞的日子，都是对生命的辜负。