深入理解C語言指針的奧秘[3]

　　從格式上看倒是與通過指針訪問結構成員的不正規方法的格式一樣。
　　所有的C/ C++編譯器在排列數組的單元時，總是把各個數組單元存放在連續的存儲區里，單元和單元之間沒有空隙。但在存放結構對象的各個成員時，在某種編譯環境下，可能會需要字對齊或雙字對齊或者是別的什么對齊，需要在相鄰兩個成員之間加若干個"填充字節"，這就導致各個成員之間可能會有若干個字節的空隙。
　　所以，在例十二中，即使*pstr訪問到了結構對象ss的第一個成員變量a，也不能保證*(pstr+1)就一定能訪問到結構成員b。因為成員a和成員b之間可能會有若干填充字節，說不定*(pstr+1)就正好訪問到了這些填充字節呢。這也證明了指針的靈活性。要是你的目的就是想看看各個結構成員之間到底有沒有填充字節，嘿，這倒是個不錯的方法。
　　過指針訪問結構成員的正確方法應該是象例十二中使用指針ptr的方法。
　　指針和函數的關系
　　可以把一個指針聲明成為一個指向函數的指針。intfun1(char*,int);
　　int(*pfun1)(char*,int);
　　pfun1=fun1;
　　....
　　....
　　inta=(*pfun1)("abcdefg",7);//通過函數指針調用函數。
　　可以把指針作為函數的形參。在函數調用語句中，可以用指針表達式來作為實參。
　　例十三：
　　intfun(char*);
　　inta;
　　charstr[]="abcdefghijklmn";
　　a=fun(str);
　　...
　　...
　　intfun(char*s)
　　{
　　intnum=0;
　　for(inti=0;i{
　　num+=*s;s++;
　　}
　　returnnum;
　　}
　　這個例子中的函數fun統計一個字符串中各個字符的ASCII碼值之和。前面說了，數組的名字也是一個指針。在函數調用中，當把str作為實參傳遞給形參s后，實際是把str的值傳遞給了s，s所指向的地址就和str所指向的地址一致，但是str和s各自占用各自的存儲空間。在函數體內對s進行自加1運算，并不意味著同時對str進行了自加1運算。
　　指針類型轉換
　　當我們初始化一個指針或給一個指針賦值時，賦值號的左邊是一個指針，賦值號的右邊是一個指針表達式。在我們前面所舉的例子中，絕大多數情況下，指針的類型和指針表達式的類型是一樣的，指針所指向的類型和指針表達式所指向的類型是一樣的。
　　例十四：
　　1、floatf=12.3;
　　2、float*fptr=&f;
　　3、int*p;
　　　在上面的例子中，假如我們想讓指針p指向實數f，應該怎么搞？是用下面的語句嗎？

　　　　　　　　　　p=&f;

　　不對。因為指針p的類型是int*，它指向的類型是int。表達式&f的結果是一個指針，指針的類型是float*,它指向的類型是float。兩者不一致，直接賦值的方法是不行的。至少在我的MSVC++6.0上，對指針的賦值語句要求賦值號兩邊的類型一致，所指向的類型也一致，其它的編譯器上我沒試過，大家可以試試。為了實現我們的目的，需要進行"強制類型轉換"：
　　　　　　　　　　　　　p=(int*)&f;
　　如果有一個指針p，我們需要把它的類型和所指向的類型改為TYEP*TYPE， 那么語法格式是：
　　(TYPE*)p；
　　這樣強制類型轉換的結果是一個新指針，該新指針的類型是TYPE*，它指向的類型是TYPE，它指向的地址就是原指針指向的地址。而原來的指針p的一切屬性都沒有被修改。
　　一個函數如果使用了指針作為形參，那么在函數調用語句的實參和形參的結合過程中，也會發生指針類型的轉換。
　　例十五：
　　voidfun(char*);
　　inta=125,b;
　　fun((char*)&a);
　　...
　　...
　　voidfun(char*s)
　　{
　　charc;
　　c=*(s+3);*(s+3)=*(s+0);*(s+0)=c;
　　c=*(s+2);*(s+2)=*(s+1);*(s+1)=c;
　　}
　　}
　　注意這是一個32位程序，故int類型占了四個字節，char類型占一個字節。函數fun的作用是把一個整數的四個字節的順序來個顛倒。注意到了嗎？在函數調用語句中，實參&a的結果是一個指針，它的類型是int*，它指向的類型是int。形參這個指針的類型是char*，它指向的類型是char。這樣，在實參和形參的結合過程中，我們必須進行一次從int*類型到char*類型的轉換。結合這個例子，我們可以這樣來想象編譯器進行轉換的過程：編譯器先構造一個臨時指針char*temp， 然后執行temp=(char*)&a，最后再把temp的值傳遞給s。所以最后的結果是：s的類型是char*,它指向的類型是char，它指向的地址就是a的首地址。

　　我們已經知道，指針的值就是指針指向的地址，在32位程序中，指針的值其實是一個32位整數。那可不可以把一個整數當作指針的值直接賦給指針呢？就象下面的語句：
　　unsignedinta;
　　TYPE*ptr;//TYPE是int，char或結構類型等等類型。
　　...
　　...
　　a=20345686;
　　ptr=20345686;//我們的目的是要使指針ptr指向地址20345686（十進制
　?。?
　　ptr=a;//我們的目的是要使指針ptr指向地址20345686（十進制）
　　編譯一下吧。結果發現后面兩條語句全是錯的。那么我們的目的就不能達到了嗎？不，還有辦法：
　　unsignedinta;
　　TYPE*ptr;//TYPE是int，char或結構類型等等類型。
　　...
　　...
　　a=某個數，這個數必須代表一個合法的地址；
　　ptr=(TYPE*)a；//呵呵，這就可以了。
　　嚴格說來這里的(TYPE*)和指針類型轉換中的(TYPE*)還不一樣。這里的(TYPE*)的意思是把無符號整數a的值當作一個地址來看待。上面強調了a的值必須代表一個合法的地址，否則的話，在你使用ptr的時候，就會出現非法操作錯誤。

　　想想能不能反過來，把指針指向的地址即指針的值當作一個整數取出來。完 全可以。下面的例子演示了把一個指針的值當作一個整數取出來，然后再把這個整數當作一個地址賦給一個指針：
　　例十六：
　　inta=123,b;
　　int*ptr=&a;
　　char*str;
　　b=(int)ptr;//把指針ptr的值當作一個整數取出來。
　　str=(char*)b;//把這個整數的值當作一個地址賦給指針str。
　　現在我們已經知道了，可以把指針的值當作一個整數取出來，也可以把一個整數值當作地址賦給一個指針。
　　指針的安全問題
看下面的例子：
　　例十七：
　　chars='a';
　　int*ptr;
　　ptr=(int*)&s; 
　　 *ptr=1298；
　　指針ptr是一個int*類型的指針，它指向的類型是int。它指向的地址就是s的首地址。在32位程序中，s占一個字節，int類型占四個字節。最后一條語句不但改變了s所占的一個字節，還把和s相臨的高地址方向的三個字節也改變了。這三個字節是干什么的？只有編譯程序知道，而寫程序的人是不太可能知道的。也許這三個字節里存儲了非常重要的數據，也許這三個字節里正好是程序的一條代碼，而由于你對指針的馬虎應用，這三個字節的值被改變了！這會造成崩潰性的錯誤。
　　讓我們再來看一例：
　　例十八：
　　1、chara;
　　2、int*ptr=&a;
　　...
　　...
　　3、ptr++;
　　4、*ptr=115;
　　該例子完全可以通過編譯，并能執行。但是看到沒有？第3句對指針ptr進行自加1運算后，ptr指向了和整形變量a相鄰的高地址方向的一塊存儲區。這塊存儲區里是什么？我們不知道。有可能它是一個非常重要的數據，甚至可能是一條代碼。而第4句竟然往這片存儲區里寫入一個數據！這是嚴重的錯誤。所以在使用指針時， 程序員心里必須非常清楚：我的指針究竟指向了哪里。在用指針訪問數組的時候，也要注意不要超出數組的低端和高端界限，否則也會造成類似的錯誤。
　　在指針的強制類型轉換：ptr1=(TYPE*)ptr2中，如果sizeof(ptr2的類型)大于sizeof(ptr1的類型)，那么在使用指針ptr1來訪問ptr2所指向的存儲區時是安全的。如果sizeof(ptr2的類型)小于sizeof(ptr1的類型)，那么在使用指針ptr1來訪問ptr2所指向的存儲區時是不安全的。至于為什么，讀者結合例十七來想一想，應該會明白的。

原文轉自：http://www.anti-gravitydesign.com