深入理解C语言指针奥秘系列文章之一

添加时间：2013-12-7

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副标题#e#

　　Java的堆是一个运行时数据区，类的实例（对象）从中分配空间。Java虚拟机（Jvm）的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象，这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，但是它们不需要程序代码来显式的释放。一般来说，堆是由垃圾回收来负责的，尽管Jvm规范并不要求特殊的垃圾回收技术，甚至根本就不需要垃圾回收，但是由于内存的有限性，Jvm在实现的时候都有一个由垃圾回收所管理的堆。垃圾回收是一种动态存储管理技术，它自动地释放不再被程序引用的对象，按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。
　
　　垃圾收集的意义
　
　　在c中，对象所占的内存在程序结束运行之前一直被占用，在明确释放之前不能分配给其它对象；而在Java中，当没有对象引用指向原先分配给某个对象的内存时，该内存便成为垃圾。Jvm的一个系统级线程会自动释放该内存块。垃圾收集意味着程序不再需要的对象是无用信息，这些信息将被丢弃。当一个对象不再被引用的时候，内存回收它占领的空间，以便空间被后来的新对象使用。事实上，除了释放没用的对象，垃圾收集也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾收集器释放丢弃对象所占的内存空间，内存会出现碎片。碎片是分配？= "black" bordercolordark = "#FFFFFF" align="center">
　

(1)int*ptr;
            //指针的类型是int*
            (2)char*ptr;
            //指针的类型是char*
            (3)int**ptr;
            //指针的类型是int**
            (4)int(*ptr)[3];
            //指针的类型是int(*)[3]
            (5)int*(*ptr)[4];
            //指针的类型是int*(*)[4]

　　怎么样？找出指针的类型的方法是不是很简单？
　
　　指针所指向的类型
　
　　当你通过指针来访问指针所指向的内存区时，指针所指向的类型决定了编译器将把那片内存区里的内容当做什么来看待。
　
　　从语法上看，你只须把指针声明语句中的指针名字和名字左边的指针声明符*去掉，剩下的就是指针所指向的类型。例如：

1)int*ptr;
            //指针所指向的类型是int
            (2)char*ptr;
            //指针所指向的的类型是char
            (3)int**ptr;
            //指针所指向的的类型是int*
            (4)int(*ptr)[3];
            //指针所指向的的类型是int()[3]
            (5)int*(*ptr)[4];
            //指针所指向的的类型是int*()[4]

　　在指针的算术运算中，指针所指向的类型有很大的作用。
　
　　指针的类型（即指针本身的类型）和指针所指向的类型是两个概念。当你对C越来越熟悉时，你会发现，把与指针搅和在一起的"类型"这个概念分成"指针的类型"和"指针所指向的类型"两个概念，是精通指针的关键点之一。
　
　　我看了不少书，发现有些写得差的书中，就把指针的这两个概念搅在一起了，所以看起书来前后矛盾，越看越糊涂。指针的值，或者叫指针所指向的内存区或地址，指针的值是指针本身存储的数值，这个值将被编译器当作一个地址，而不是一个一般的数值。在32位程序里，所有类型的指针的值都是一个32位整数，因为32位程序里内存地址全都是32位长。
　
　　指针所指向的内存区就是从指针的值所代表的那个内存地址开始，长度为sizeof（指针所指向的类型）的一片内存区。以后，我们说一个指针的值是XX，就相当于说该指针指向了以XX为首地址的一片内存区域；我们说一个指针指向了某块内存区域，就相当于说该指针的值是这块内存区域的首地址。
　
　　指针所指向的内存区和指针所指向的类型是两个完全不同的概念。在例一中，指针所指向的类型已经有了，但由于指针还未初始化，所以它所指向的内存区是不存在的，或者说是无意义的。
　
　　以后，每遇到一个指针，都应该问问：这个指针的类型是什么？指针指的类型是什么？该指针指向了哪里？
　
　　指针本身所占据的内存区
　
　　指针本身占了多大的内存？你只要用函数sizeof（指针的类型）测一下就知道了。在32位平台里，指针本身占据了4个字节的长度。
　
　　指针本身占据的内存这个概念在判断一个指针表达式是否是左值时很有用。
　
　　指针的算术运算
　
　　指针可以加上或减去一个整数。指针的这种运算的意义和通常的数值的加减运算的意义是不一样的。例如：
　
　　例二：

1、chara[20];
            2、int*ptr=a;
            ...
            ...
            3、ptr++;

　　在上例中，指针ptr的类型是int*，它指向的类型是int，它被初始化为指向整形变量a.接下来的第3句中，指针ptr被加了1，编译器是这样处理的：它把指针ptr的值加上了sizeof（int），在32位程序中，是被加上了4.由于地址是用字节做单位的，故ptr所指向的地址由原来的变量a的地址向高地址方向增加了4个字节。
　
　　由于char类型的长度是一个字节，所以，原来ptr是指向数组a的第0号单元开始的四个字节，此时指向了数组a中从第4号单元开始的四个字节。我们可以用一个指针和一个循环来遍历一个数组，看例子：
　
　　例三：

intarray[20];
            int*ptr=array;
            ...
            //此处略去为整型数组赋值的代码。
            ...
            for(i=0;i<20;i++)
            {
            　(*ptr)++;
            　ptr++；
            }

　　这个例子将整型数组中各个单元的值加1.由于每次循环都将指针ptr加1，所以每次循环都能访问数组的下一个单元。再看例子：
　
　　例四：

1、chara[20];
            2、int*ptr=a;
            ...
            　　...
            3、ptr+=5;

#p#副标题#e#

　　在这个例子中，ptr被加上了5，编译器是这样处理的：将指针ptr的值加上5乘sizeof（int），在32位程序中就是加上了5乘4=20.由于地址的单位是字节，故现在的ptr所指向的地址比起加5后的ptr所指向的地址来说，向高地址方向移动了20个字节。在这个例子中，没加5前的ptr指向数组a的第0号单元开始的四个字节，加5后，ptr已经指向了数组a的合法范围之外了。虽然这种情况在应用上会出问题，但在语法上却是可以的。这也体现出了指针的灵活性。
　
　　如果上例中，ptr是被减去5，那么处理过程大同小异，只不过ptr的值是被减去5乘sizeof（int），新的ptr指向的地址将比原来的ptr所指向的地址向低地址方向移动了20个字节。
　
　　总结一下，一个指针ptrold加上一个整数n后，结果是一个新的指针ptrnew，ptrnew的类型和ptrold的类型相同，ptrnew所指向的类型和ptrold所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值增加了n乘sizeof（ptrold所指向的类型）个字节。就是说，ptrnew所指向的内存区将比ptrold所指向的内存区向高地址方向移动了n乘sizeof（ptrold所指向的类型）个字节。
　
　　一个指针ptrold减去一个整数n后，结果是一个新的指针ptrnew，ptrnew的类型和ptrold的类型相同，ptrnew所指向的类型和ptrold所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值减少了n乘sizeof（ptrold所指向的类型）个字节，就是说，ptrnew所指向的内存区将比ptrold所指向的内存区向低地址方向移动了n乘sizeof（ptrold所指向的类型）个字节
　
　　运算符&和*
　
　　这里&是取地址运算符，*是……书上叫做"间接运算符".
　
　　&a的运算结果是一个指针，指针的类型是a的类型加个*，指针所指向的类型是a的类型，指针所指向的地址嘛，那就是a的地址。
　
　　*p的运算结果就五花八门了。总之*p的结果是p所指向的东西，这个东西有这些特点：它的类型是p指向的类型，它所占用的地址是p所指向的地址。例五：

inta=12;
            intb;
            int*p;
            int**ptr;
            p=&a;
            //&a的结果是一个指针，
            类型是int*，指向的类型是int，
            指向的地址是a的地址。
            *p=24;
            //*p的结果，在这里它的类型是int，
            它所占用的地址是p所指向的地址，
            显然，*p就是变量a。
            ptr=&p;
            //&p的结果是个指针，
            该指针的类型是p的类型加个*，
            在这里是int **。该指针所指向的类型是p的类型，
            这里是int*。
            该指针所指向的地址就是指针p自己的地址。
            *ptr=&b;
            //*ptr是个指针，&b的结果也是个指针，
            且这两个指针的类型和所指向的类型是一样的，
            所以用&b来给*ptr赋值就是毫无问题的了。
            **ptr=34;
            //*ptr的结果是ptr所指向的东西，
            在这里是一个指针，对这个指针再做一次*运算，
            结果就是一个int类型的变量。

　　指针表达式
　
　　一个表达式的最后结果如果是一个指针，那么这个表达式就叫指针表式。下面是一些指针表达式的例子：
　
　　例六：

inta,b;
            intarray[10];
            int*pa;
            pa=&a;
            //&a是一个指针表达式。
            int**ptr=&pa;
            //&pa也是一个指针表达式。
            *ptr=&b;
            //*ptr和&b都是指针表达式。
            pa=array;
            pa++;
            //这也是指针表达式。

　　例七：

char*arr[20];
            char**parr=arr;
            //如果把arr看作指针的话，arr也是指针表达式
            char*str;
            str=*parr;
            //*parr是指针表达式
            str=*(parr+1);
            //*(parr+1)是指针表达式
            str=*(parr+2);
            //*(parr+2)是指针表达式

　　由于指针表达式的结果是一个指针，所以指针表达式也具有指针所具有的四个要素：指针的类型，指针所指向的类型，指针指向的内存区，指针自身占据的内存。
　
　　好了，当一个指针表达式的结果指针已经明确地具有了指针自身占据的内存的话，这个指针表达式就是一个左值，否则就不是一个左值。
　
　　在例七中，&a不是一个左值，因为它还没有占据明确的内存。*ptr是一个左值，因为*ptr这个指针已经占据了内存，其实*ptr就是指针pa，既然pa已经在内存中有了自己的位置，那么*ptr当然也有了自己的位置。
　