C++星号的含义

 

 

int *p = 0; 还是 int* p = 0;？

后一种比较容易这样理解：定义了一个变量p，它是指针型的（更详细一点，是指向int的指针型），相比而言，前面一种定义似乎是定义了*P这个奇怪的东西。但是后面一种写法会带来一个容易产生的误解：

int* p1, p2;

这儿给人的感觉似乎是定义了两个指针型变量p1和p2，但是，事实上，这种直觉是错误的，正确的理解方式是int *p1, p2;即p1是指针型的，而p2确是整型的。

在MS VC++ 6.0中，是按照后面一种格式写的。

 

指针仅仅表示一个内存中的某个地址？

非也，注意到，我们在定义指针的时候，都关联了一个类型，如int，char，或者是string等等，如果说指针仅仅表示一个内存中的地址，那何必要关联这么多变化的东西呢？完全可以DWORD p＝0；这样解决问题。

关联了的数据类型是作何用的呢？

它可以指示编译器怎样解释特定地址上内存的内容，以及该内存区域应该跨越多少内存单元。如 int *p;

编译器可以从这个定义中获得信息：1、p指向的内存存放的是整型数据，2、由于该内存区域只存放了一个数据，跨越的内存区域为4个字节，即p+1的效果是跳过了四个字节。

另一个复杂一点的例子，如

struct a

{int x1;

short x2;

a *next;

}

定义指针 a *p;那么编译器对这个指针又作何解释呢？

1、p指向的内存区域依次存放了三种类型的数据，分别是int，short和一个指针型数据。

2、p指向的内存区域跨越了12个字节，即p+1的效果是跳过了12个字节。（为何不是10?对齐的原因）

 

但是，C++中定义了一种特殊的指针，它去处了一般指针中对内存区域内容以及大小的解释，以满足特定定的需要，如我们只需要某块内存的首地址，不需要考虑其中的数据类型以及大小。这种形式为 void *; 这种类型的指针可以被任意数据类型的指针赋值，如上面的a* 型，void *q = p; 唯一例外的是，不能把函数指针赋给它。

 

当const遇到指针，麻烦事就来了，看：const int* p; int* const p; const int* const p;

这三个表达式，第一个表示p是一个指针，p本身平凡无比，但是p所指向的对象是一个特殊的对象－－整型常量；第二个表示：这个p指针不是一个普通的指针，它是个常量指针，即只能对其初始化，而不能赋值，另外，这个指针所指向的对象是一平凡的int型变量；第三个则结合了前两者：指针和指向的对象都非同寻常，都是常量。

有了const，赋值的问题就变得麻烦起来，

首先,对于 const int* p；这儿由于p指向的对象是个常量，所以在通过p来引用这个对象的时候不可对其进行赋值！对于一个常量对象，不可以用普通的指针指向，而必须用这种指向常量的指针，原因很简单，通过普通指针可以改变指向的那个值，但是对于一个非常量对象，即普通变量，可不可以将其地址赋给指向常量的指针呢？是可以的，但是一旦这样指向之后，由于这个指针本身定义的是指向常量的指针，因而编译器统一认为其是指向变量的，因而此时不可以通过该指针修改所指向的对象的值。

第二，对于 int* const p;这儿p本身是个常量指针，所以根本就不能赋值，所以不存在赋值的问题。不可以用常量对其进行初始化，因为这个指针不是指向常量的；只能用变量对其初始化。

第三，对于 const int* const p;这儿，只能初始化，不能赋值。可以利用常量进行初始化；也可以利用变量对其初始化，不过不可以利用该指针对该变量进行赋值。

 

const int* p这种指向常量对象的指针常用来用作某些函数的形参，用意是从编译器的角度防止用户在函数中将传递进去的参数修改，虽然用户本身也可以避免，但是这样更可靠一点－－当用户不小心作出修改实参的行为时，编译器发现并阻止这种行为。

 

this指针是const xx* const型的。

 

指向函数的指针：可以利用它代替函数名来调用函数。

如何定义函数指针，由于一个程序中可以用多个函数名相同的情形（即函数的重载），因而，定义函数指针的时候，必须包含函数的参数，这样才能准确地将指针指向某函数。

定义：int (*p)(const char*, int); 表示p是一个指向函数的指针，该函数的两个参数为const char* 和int，另外该函数返回int型值。

容易混淆的是：int *p(const char *, int); 缺少了一个括号，此时编译器的解释是 int* p(const char*, int);即其含义是一个函数的声明，函数名为p，返回一个指向int型的指针。那么 int* (*p)(const char*, int);则是定义了一个函数指针p，它指向一个函数，该函数的两个参数为const char*和int，该函数返回一个指向int型的指针

 

函数指针的初始化与初始化：

函数名如同数组名，编译器将其解释为指向该类型函数的指针，故而，可以领用函数名，或者&函数名对函数指针进行初始化或者赋值，另外，可以用另一个函数指针对该指针进行初始化以及赋值。重要的一点是指针与函数名，指针与指针必须具有完全相同的参数表和返回类型（必须完全完全一样，任何一点不同都不可以）。不存在隐式的类型转换，用户必须保证完全的一致性。

初始化或者赋值为0，表示不指向任何函数。

 

利用函数指针调用函数是可以p（x，y）这样调用，也可以（*p)(x,y)这样调用，前提是p已经正确的赋值或者初始化。

 

函数返回指针：可以返回一个非基本类型的对象。

 

int a[3] = {1,2,3};

考虑 a，a[0], &a, 以及 &a[0]这三个表达式的含义:

首先这三个表达式的数值结果是一样的－－数组的首地址（即数组中第0个元素的地址），但是编译器对三者的解释不同：

对于a，编译器将其解释为一个指针，指向的是一个整型数据，因而利用a＋1即指向数组中的第一的元素，a＋2指向第二个元素。

对于a这个指针有些特殊的性质：

a不是一个普通的指针，它同时是一个数组名，即关联了一个数组，因而某些性质上与普通的指针不同。

普通的指针可以被赋值，即可以用一个地址或者另一个指针修改当前指针的指向，然而对于a这种关联了一个数组的指针，如果允许这样赋值的话，那么数组中的元素将无法被访问，所以不允许对数组名代表的指针进行赋值。在这一点上a相当于指针常量，即只能被初始化，不可以进行赋值。

   虽然a不可以被赋值，但是将a赋给其他的元素是完全可以的，这一点同普通的指针没有不同。

综上，a相当于一个指针常量。（type* const型的）

 

本质上a[i]操作被编译器解释为*(a+i)操作，即[]运算符是通过数组名指针实现的，因而&a[0]的含义即&(*a),显然对一个指针先*(解引用),再&(引用)，等价于什么都没做，还是这个指针本身，因而a完全等价于&a[o],－－(&a[0])[i]等价于a[i]，形式有点诡异，呵呵。而对于&a这个表达式，奇怪的是这个也是数组的首地址，那么就是说，这个数组的首地址中存放了一个指针常量（即数组名），但是数组的首地址中不是存放的一个int型的数字吗？这是怎么回事呢？难道一个地址能存放两个东西？

暂时无法解释，可以这样认为编译器发现这种&和数组名的结合运算时，即返回数组首地址，只不过，这是，这仅仅是个纯粹的地址，它不再具有指针的特性，即编译器不再将其解释为指针，用户不可以通过+1运算来访问下一个数组元素。它的+1就是数学上的+1。

 

当数组变为多维，问题变成怎么样了呢？

考虑二维数组 int b[4][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}, {7,8,9}, {10,11,12}}; b，&b, b[0], &b[0], &b[0][0]几个表达式的含义：

首先，c＋＋中数组元素的存放是以行序为主序，即第一段存放第一行的数据，第二段存放第二行的数据，....，如此。

首先考虑数组名b，编译器同样将数组名b解释为一个指针，但是显然这个指针不是普通的指针。这个b指向数组所有元素的首地址，这一点是勿庸置疑的，那么这个指针一步跨越的内存是多大呢？在本例中，b一步跨越12个字节，即b一步跨越数组中的一行元素，实际上b是一个指针的指针，或者说指向指针的指针，即b所指向的内容是一个指针，(同样对于b+1，b+2)，b[i][j]这种访问方式本质上即：先通过+i，将指针跳跃到第i行，从而获得了指向第i行首地址的指针b[i],然后通过这个指针，再通过+j,跳跃j步，到达了第j个元素，即找到第i行，第j列的元素。

所以b是指针的指针，b[i]是指针，这儿，b[i]类似于一维中的a。

那么&b呢？&b仍然是数组的首地址，但是跟一维类似的是，这是个纯粹的地址，不再具有指针的特性，它的+1就是数学上的+1，不可以利用+1来访问下一个元素。同样的道理对于&b[i],&运算符加上之后，本来是作为指针的b[i]被剥夺的指针的资格，返回一个纯粹的地址。

实际上，由于[]本质上是对指针的解引用，那么我们访问数组元素时可以不拘于a[i][j]这种方式，可以这样：(*(a+i))[j], 或者*(a[i]+j),或者 *(*(a+i)+j),这几种写法是等价的。

对于&b[i][j]呢？我们把b[i][j]换一种写法，写成*(*(b+i)+j),这样问题就容易看清楚了，原来的*b[i][j]就等价于&(*(*(b+i)+j)),我们可以把最外层的括号脱掉，就成了*(b+i)+j,即b[i]+j，显然这是一个指针，指向第i行，第j列元素的指针，对该指针的解释是一次跨越一个int型的数据。

 

让我们再变态一点，考虑三维的情形，虽然三维的数组不多见，还是考虑一下吧，毕竟空间的坐标是用三维表示的。

int c[2][3][4] = {{{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}}, {{13,14,15,16},{17,18,19,20},{21,22,23,24}}};

首先，数组名c，编译器将c解释为一个指针，指向数组的首地址，由于行序是主序，所以，该指针一步跨越12个整型数，共48个字节，实际上即跨越了一个二维数组。

对于&c,跟一维二维的情形类似，是一个纯粹的地址.

c[i]呢？可以推测，c[i]与二维中的b类似，即指向指针的指针，c[i]一步跨越4个整数，16个字节。c[i]是指向指针的指针，那么c便是指向指向指针的指针的指针（晕～）。

c[i]亦等价于*(c+i)

至于c[i][j],这才是真正的int型的指针，即指向真实数据的指针，一步跨越一个int型，4个字节。跟二维类似，对于&c[i][j]，编译器返回一个地址，虽然跟c[i][j]的值一样，但是只是一个纯粹的地址，跨越单元为一个字节。

对于c[i][j][k],不需要废话，对于&c[i][j][k],这是一个地址吗？这是一个指针吗？我们还是要借助[]的另一种表示方法：c[i][j][k]等价于*(*(*(c+i)+j)+k)，那么&c[i][j][k]就等价于*(*(c+i)+j)+k，即c[i][j]+k,即指向第（i，j，k）个元素的指针，一步跨越单元为一个int型。

让我们来看一看，寻找第（i，j，k）个元素有哪些写法：

1、c[i][j][k]

2、*(c[i][j]+k)

3、*(*(c[i]+j)+k)

4、*(*(*(c+i)+j)+k)

5、(*(c+i))[j][k]

6、(*(*(c+i)+j))[k]

7、*((*(c+i))[j]+k)

8、(*(c[i]+j))[k]

可见，共八种写法，实际上就是一共有三个解引用，选择用[]还是用*，这样，总共有8个组合。（那么二维的就是4种，一维的2种）

 

typedef似乎很简单，如typedef int integer；然而，这些简单的typedef语句容易让人产生一种误解，typedef就是一种宏替换,把后面的自定义类型替换成前面的已知类型，事实是这样的吗?显然不是！

考虑这样的问题：如何定义一个指向整型的指针类型？如何定义一个函数指针类型？

第一个问题很简单：typedef int* int_pointer;即可，对于第二个问题，似乎就没有那么简单了，首先，看函数指针的定义方法：int (*p)(const&, int); 这个p指向的函数必须返回int，形参必须是const&和int。现在要将这种指针类型命名为func_pointer，其定义的方法如下：

typedef int (*func_pointer)(const&, int);

可以这样来理解:typedef int integer;将typedef去掉，那就是个变量的定义，这儿即定义了一个int型的变量integer，考虑这个integer是什么类型的，那么这个typedef语句就是将integer定义为这个类型的。将typedef int (*func_pointer)(const&, int);中的typedef去掉，就成了一个函数指针定义，即func_pointer被定义为函数指针类型变量，那么原来的typedef即将func_pointer定义为函数指针类型。

 

int (*testCases[10])();

这个表达式是什么意思？指针，数组，函数糅合在了一起问题变得复杂起来。它定义了数组，testCases[10],数组中的元素是函数指针，函数指针的类型是 int (*)();

怎么来理解这种定义呢？首先考虑数组的定义，数组的定义一般模式是：

类型 数组名[大小];

考虑这个表达式，似乎是定义了一个数组，但是数组名[大小]被夹在了中间，那么类型是什么呢，发现类型并不是简单的数据类型，而是一个函数指针类型int (*p)()，这个函数没有参数，返回int型。从而这个表达式的含义是：定义了一个函数指针型的数组，大小是10。

可以利用typedef来简化这种定义：

typedef int (*PFV)();

PFV testCases[10];

 

其实int (*testCases[10])();这儿我们定义了一个函数指针数组，数组是主体。

下面考虑这样的问题：如何定义一个指向数组的指针？

指向数组的指针，好像比较新鲜，所谓指向数组的指针，即指针的一步跨越是一个数组，跟指向整型的指针一步跨越一个整型一个道理。事实上前面已经碰到了指向数组的指针，如二维数组名，实际上就是一个指向数组的指针，它一次跨越一行的数据，实际上即是跨越了一个一维数组，而三维数组名呢，也是一个指向数组的指针，它一次跨越的是低维组成的一个二维数组。

数组指针(即指向数组的指针)的定义:

int (*ptr)[3];  这个表达式定义了一个数组指针ptr，ptr一次跨越一个由3个int型组成的一维数组。发现其定义的方式与函数指针定义的方式很相似，只是把()换作了[]。

更进一步，如果要定义一个指向数组的指针，而数组中的元素不是简单的int型，而是比较复杂的类型，那该如何定义呢？事实上数组指针这种东西就已经够稀有的了，一般编程绝对不会用到，我们只需要能读懂一些比较复杂的东西就行了，自己没有必要构造这么复杂的类型。

 

比较复杂的表达式：

      1、int (*(*(*p())[])())[];

首先，根据p()判断p是一个函数，再根据p()前面的*号判断该函数返回一个指针，下面就看这个指针指向的是什么类新了，我们可以把*p()替换成一个*pointer，这个pointer就是函数p返回的指针，那么就成了int (*(*(*pointer)[])())[];再根据(*pointer)[]，这说明了指针pointer是指向的一个数组，那么这个数组中的元素是什么类型呢？由于数组名实际上就是个指针，我们把(*pointer)[]（即(*p())[]）替换成一个array，这样就成了 int (*(*array)())[];发现array是一个函数指针，从而数组中的每个元素是函数指针，而这个函数呢，又返回一个指针类型，把(*array)()用func代替，就成了int (*func)[];这说明了func函数返回的是指向数组的指针，数组中的元素是int型。

这个表达式够酷!!!

2、p = (int( * (*)[20])[10])q;

这是一个强制类型转换，q被强制类型转换成一个这样的指针类型，这个指针呢直线一个具有20个元素的数组，这个数组中的元素也是指针，是指向另外一种数组，这种数组是含有10个int型数据的一维数组。

 

可见，分析复杂的表达式时（所谓复杂，即糅合了指针，数组，函数三样，缺少了一样就不会复杂了），从括号的最里层做起，最里层的东西是复杂表达式的“根节点”，然后一层一层脱，脱的时候，是这样的，比如里层是个数组，那么就是说这个数组的元素是什么呢，那就是外层的东西，如果里层是个有返回值的函数，那么就是说这个函数返回什么值呢？那就是外层的东西，就这样一层一层地把表达式解析清楚。

 

 

关于typedef还有一些要说的：

typedef  int (*PFV)(); 这是定义了一个函数指针，那么PFV p；就可以定义了一个指向函数的指针。

typedef int (*p[10])(); 这是把p定义为函数指针数组，那么 p array;语句就可以定义了一个函数指针数组，数组名即为array，array这个数组含10个元素。

typedef int (*parray)[3];这是定义了一个指向整型数组的指针，那么 parray ptr；就定义了一个指向数组的指针。如何对这个ptr赋值或者初始化呢？事实上，是通过二维数组名来对其进行赋值（初始化）的，因为二维数组名作为指针来讲，就是一个指向数组的指针，一次跨越一个数组。

typedef int a[3][3]; 这个语句什么意思呢？这是把a定义为一个3*3的整型数组类型。当a b = {1}时就完成了一个3×3的整型数组的定义初始化的工作。

同样，简单一点 typedef int a[3];这个语句是把a定义为一个一维数组类型。

typedef  void func(int); 这个语句定义了一个函数类型。通过这个typedef，我们可以比较清晰地定义出函数指针，func* p；即可。

 

typedef char* string;

const string str;

这个str是什么类型的呢？const char * str，即指向常量的指针类型？事实上，答案有些不可思议，str是一个常量指针，而不是指针常量，即const修饰符针对的是指针，而不是char。

 

引用类似与指针常量，只可初始化，不可赋值。别名（alias）是引用（reference）的另一种叫法。通过引用可以间接地操操纵对象。

常量引用，即类似与指向常量的常量指针，对常量引用的初始化，有一点特殊，可以用常量，变量，甚至是常数对其进行初始化。

对于用变量初始化常量引用，那么不能通过这个引用修改这个变量，但是本来的变量名可以。这一点，类似变量地址赋给常量指针。通过常量指针不可以修改变量，但是变量自身的变量名可以。

可以有指针的引用，如 int a = 1; int* p = &a; int* &r = p; 那么r就成了指针p的引用。如果是const int* p = &a;说明是常量指针，那么定义引用的时候，就要如此定义，const int* &r = p;这个语句说明r是一个指针的引用，这个指针是个指向常量的指针变量，而并不意味着这个引用是个常量引用。那如果说这个指针不仅仅是常量指针，而且是个指针常量，即const int* const p;那么定义引用时要注意应该const int* const &r = p;这样表明该引用是个常量引用。这里有一个问题当用一个变量的地址初始化引用时如，int a = 22; int* const &pi_ref = &a；需要注意应该定以为常量引用，因为&a不是变量名，而是类似常数。而若const int a = 22;则应该const int* const &pi_ref = &a;即中间的const是用来定义常量引用的，而前面的const反映的是引用指向的对象（指针）是指向的的const对象。

 

我们有对象名，或者对象的指针，这些都可以操纵对象，为何要引入引用的概念呢？

事实上，引用最常用的是用作函数的形参。要在函数中操纵一个外部对象的时候，利用引用是一个好办法。

 

关于引用

首先，引用只可初始化，不可被赋值，因为，被初始化后的引用，就成了被引用的对象的别名，再行赋值，就不是对引用本身的赋值了，而是对所引用的对象的赋值了。