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第四章指针和数组
几乎每次讲课讲到指针和数组时，我总会反复不停的问学生：到底什么是指针？什么
是数组？他们之间到底是什么样的关系。从几乎没人能回答明白到几乎都能回答明白，需
要经历一段“惨绝人寰”的痛。指针是
C/C＋＋的精华，如果未能很好地掌握指针，那
C/C＋＋
也基本等于没学。可惜，对于刚毕业的计算机系的学生，几乎没有人真正完全掌握了指针
和数组、以及内存管理，甚至有的学生告诉我说：他们老师认为指针与数组太难，工作又
少用，所以没有讲解。对于这样的学校与老师，我是彻底的无语。我没有资格去谴责或是
鄙视谁，只是窃以为，这个老师肯怕自己都未掌握指针。大学里很多老师并未真正写过多
少代码，不掌握指针的老师肯定存在，这样的老师教出来的学生如何能找到工作？而目前
市面上的书对指针和数组的区别也是几乎避而不谈，这就更加加深了学生掌握的难度。我
平时上课总是非常细致而又小心的向学生讲解这些知识，生怕一不小心就讲错或是误导了
学生。还好，至少到目前为止，我教过的学生几乎都能掌握指针和数组及内存管理的要点，
当然要到能运用自如的程度还远远不够，这需要大量的写代码才能达到。另外需要说明的
是，讲课时为了让学生深刻的掌握这些知识，我举了很多各式各样的例子来帮助学生理解。
所以，我也希望读者朋友能好好体味这些例子。
三个问题：
A），什么是指针？
B），什么是数组？
C），数组和指针之间有什么样的关系？
4。1，指针
4。1。1，指针的内存布局
先看下面的例子：
int*p；
大家都知道这里定义了一个指针
p。但是
p到底是什么东西呢？还记得第一章里说过，
“任何一种数据类型我们都可以把它当一个模子”吗？p，毫无疑问，是某个模子咔出来的。
我们也讨论过，任何模子都必须有其特定的大小，这样才能用来“咔咔咔”。那咔出
p的这
个模子到底是什么样子呢？它占多大的空间呢？现在用
sizeof测试一下（
32位系统）：sizeof
（p）的值为
4。嗯，这说明咔出
p的这个模子大小为
4个
byte。显然，这个模子不是“
int”，
虽然它大小也为
4。既然不是“
int”那就一定是“
int*”了。好，那现在我们可以这么理解
这个定义：
一个“
int*”类型的模子在内存上咔出了
4个字节的空间，然后把这个
4个字节大小的
空间命名为
p，同时限定这
4个字节的空间里面只能存储某个内存地址，即使你存入别的任
何数据，都将被当作地址处理，而且这个内存地址开始的连续
4个字节上只能存储某个
int
类型的数据。
这是一段咬文嚼字的说明，我们还是用图来解析一下：
4bytepp4p0x0000FF00100x0000FF00int0x0000FF00p4bytep
如上图所示，我们把
p称为指针变量
；p里存储的内存地址处的内存称为
p所指向的内存。
指针变量
p里存储的任何数据都将被当作地址来处理。
我们可以简单的这么理解：一个基本的数据类型（包括结构体等自定义类型）加上
“*”
号就构成了一个指针类型的模子。这个模子的大小是一定的，与“
*”号前面的数据类型无
关。“*”号前面的数据类型只是说明指针所指向的内存里存储的数据类型。所以，在
32位
系统下，不管什么样的指针类型，其大小都为
4byte。可以测试一下
sizeof（void
*）。
4。1。2，“*”与防盗门的钥匙
这里这个“
*”号怎么理解呢？举个例子：当你回到家门口时，你想进屋第一件事就是
拿出钥匙来开锁。那你想想防盗门的锁芯是不是很像这个
“*”号？你要进屋必须要用钥匙，
那你去读写一块内存是不是也要一把钥匙呢？这个“
*”号就是不是就是我们最好的钥匙？
使用指针的时候，没有它，你是不可能读写某块内存的。
4。1。3，int
*p
=NULL和*p
=NULL有什么区别？
很多初学者都无法分清这两者之间的区别。我们先看下面的代码：
int*p
=
NULL；
这时候我们可以通过编译器查看
p的值为
0x00000000。这句代码的意思是：定义一个指针
变量
p，其指向的内存里面保存的是
int类型的数据；在定义变量
p的同时把
p的值设置为
0x00000000，而不是把*p的值设置为
0x00000000。这个过程叫做初始化，是在编译的时候
进行的。
明白了什么是初始化之后，再看下面的代码：
int*p；
*p
=
NULL；
同样，我们可以在编译器上调试这两行代码。第一行代码，定义了一个指针变量
p，其指向
的内存里面保存的是
int类型的数据；但是这时候变量
p本身的值是多少不得而知，也就是
说现在变量
p保存的有可能是一个非法的地址。第二行代码，给
*p赋值为
NULL，即给
p
指向的内存赋值为
NULL；但是由于
p指向的内存可能是非法的，所以调试的时候编译器可
能会报告一个内存访问错误。这样的话，我们可以把上面的代码改写改写，使
p指向一块合
法的内存：
inti
=10；
int*p
=
&i；
*p
=
NULL；
在编译器上调试一下，我们发现
p指向的内存由原来的
10变为
0了；而
p本身的值，即内
存地址并没有改变。
经过上面的分析，相信你已经明白它们之间的区别了。不过这里还有一个问题需要注
意，也就是这个
NULL。初学者往往在这里犯错误。
注意
NULL就是
NULL，它被宏定义为
0：
#defineNULL0
很多系统下除了有
NULL外，还有
NUL（VisualC＋＋6。0上提示说不认识
NUL）。NUL是
ASCII
码表的第一个字符，表示的是空字符，其
ASCII码值为
0。其值虽然都为
0，但表示的意思
完全不一样。同样，NULL和
0表示的意思也完全不一样。一定不要混淆。
另外还有初学者在使用
NULL的时候误写成
null或
Null等。这些都是不正确的，C语
言对大小写十分敏感啊。当然，也确实有系统也定义了
null，其意思也与
NULL没有区别，
但是你千万不用使用
null，这会影响你代码的移植性。
4。1。4，如何将数值存储到指定的内存地址
假设现在需要往内存
0x12ff7c地址上存入一个整型数
0x100。我们怎么才能做到呢？我
们知道可以通过一个指针向其指向的内存地址写入数据，那么这里的内存地址
0x12ff7c其
本质不就是一个指针嘛。所以我们可以用下面的方法：
int*p
=
（int*）0x12ff7c；
*p
=
0x100；
需要注意的是将地址
0x12ff7c赋值给指针变量
p的时候必须强制转换。至于这里为什
么选择内存地址
0x12ff7c，而不选择别的地址，比如
0xff00等。这仅仅是为了方便在
Visual
C＋＋6。0上测试而已。如果你选择
0xff00，也许在执行
*p
=
0x100；这条语句的时候，编译器
会报告一个内存访问的错误，因为地址
0xff00处的内存你可能并没有权力去访问。既然这
样，我们怎么知道一个内存地址是可以合法的被访问呢？也就是说你怎么知道地址
0x12ff7c
处的内存是可以被访问的呢？其实这很简单，我们可以先定义一个变量
i，比如：
inti
=
0；
变量
i所处的内存肯定是可以被访问的。然后在编译器的
watch窗口上观察&i的值不就
知道其内存地址了么？这里我得到的地址是
0x12ff7c，仅此而已（不同的编译器可能每次给
变量
i分配的内存地址不一样，而刚好
VisualC＋＋6。0每次都一样）。你完全可以给任意一个
可以被合法访问的地址赋值。得到这个地址后再把“
inti
=
0；”这句代码删除。一切“罪证”
销毁得一干二净，简直是做得天衣无缝。
除了这样就没有别的办法了吗？未必。我们甚至可以直接这么写代码：
*（int*）0x12ff7c
=
0x100；
这行代码其实和上面的两行代码没有本质的区别。先将地址
0x12ff7c强制转换，告诉编译
器这个地址上将存储一个
int类型的数据；然后通过钥匙“*”向这块内存写入一个数据。
上面讨论了这么多，其实其表达形式并不重要，重要的是这种思维方式。也就是说我
们完全有办法给指定的某个内存地址写入数据的。
4。1。5，编译器的bug？
另外一个有意思的现象，在
VisualC＋＋6。0调试如下代码的时候却又发现一个古怪的问
题：
int*p
=
（int*）0x12ff7c；
*p
=
NULL；
p
=
NULL；
在执行完第二条代码之后，发现
p的值变为
0x00000000了。按照我么上一节的解释，应该
p
的值不变，只是
p指向的内存被赋值为
0。难道我们讲错了吗？别急，再试试如下代码：
inti
=
10；
int*p
=
（int*）0x12ff7c；
*p
=
NULL；
p
=
NULL；
通过调试，发现这样子的话，
p的值没有变，而
p指向的内存的值变为
0了。这与我们
前面讲解的完全一致。当然这里的
i的地址刚好是
0x12ff7c，但这并不能改变
“*p
=
NULL；”
这行代码的功能。
为了再次测试这个问题，我又调试了如下代码：
inti
=
10；
intj=
100；
int*p
=
（int*）0x12ff78；
*p
=
NULL；
p
=
NULL；
这里
0x12ff78刚好就是变量
j的地址。这样的话一切正常，但是如果把“intj=
100；
”这行代码删除的话，又出现上述的问题了。测试到这里我还是不甘心，编译器怎么能犯这
种低级错误呢？于是又接着进行了如下测试：
unsignedinti
=10；
//unsignedintj=
100；
unsignedint*p
=
（unsigned
int*）0x12ff78；
*p=
NULL；
p
=
NULL；
得到的结果与上面完全一样。当然，我还是没有死心，又进行了如下测试：
char
ch
=
10；
char
*p
=
（char
*）0x12ff7c；
*p=
NULL；
p
=
NULL；
这样子的话，完全正常。但当我删除掉第一行代码后再测试，这里的
p的值并未变成
0x00000000，而是变成了
0x0012ff00，同时
*p的值变成了
0。这又是怎么回事呢？初学者是
否认为这是编译器“良心发现”，把*p的值改写为
0了。
如果你真这么认为，那就大错特错了。这里的*p还是地址
0x12ff7c上的内容吗？显然
不是，而是地址
0x0012ff00上的内容。至于
0x12ff7c为什么变成
0x0012ff00，则是因为编
译器认为这是把
NULL赋值给
char类型的内存，所以只是把指针变量
p的低地址上的一个
字节赋值为
0。至于为什么是低地址，请参看前面讲解过大小端模式相关内容。
测试到这里，已经基本可以肯定这是
VisualC＋＋6。0的一个
bug。所以平时一定不要迷
信某个编译器，要相信自己的判断。当然，后面还会提到一个我认为的
VisualC＋＋6。0的一
个
bug。还有，这个小小的例子，你是否可以在多个编译器上测试测试呢？
4。1。6，如何达到手中无剑、胸中也无剑的地步
噢，上面的讨论一不小心就这么多了。这里我为什么要把这个小小的问题放到这里长
篇大论呢？我是想告诉读者：研究问题一定要肯钻研。千万不要小看某一个简单的事情，简
单的事情可能富含着很多秘密。经过这样一番深究，相信你也有不少收获。平时学习工作也
是如此，不要小瞧任何一件简单的事情，把简单的事情做好也是一种伟大。劳模许振超开了
几十年的吊车，技术精到指哪打哪的地步。达到这种程度是需要花苦功夫的，几十年如一日
天天重复这件看似很简单的事情，这不是一般人能做到的。同样的，在《天龙八部》中，萧
峰血战聚贤庄的时候，一套平平凡凡的太祖长拳打得虎虎生威，在场的英雄无不佩服至极，
这也是其苦练的结果。我们学习工作同样如此，要肯下苦功夫钻研，不要怕钻得深，只怕钻
得不深。其实这也就是为什么同一个班的学生，水平会相差非常大的最关键之处。学得好的，
往往是那些舍得钻研的学生。我平时上课教学生的绝不仅仅是知识点，更多的时候我在教他
们学习和解决问题的方法。有时候这个过程远比结论要重要的多。后面的内容，你也应该能
看出来，我非常注重过程的分析，只有你真正明白了这些思考问题、解决问题的方法和过程，
你才能真正立于不败之地。所有的问题对你来说都是一个样，没有本质的区别。解决任何问
题的办法都一致，那就是把没见过的、不会的问题想法设法转换成你见过的、你会的问题；
至于怎么去转换那就要靠你的苦学苦练了。也就是说你要达到手中无剑，胸中也无剑的地步。
当然这些只是我个人的领悟，写在这里希望能与君共勉。
4。2，数组
4。2。1，数组的内存布局
先看下面的例子：
inta＇5＇；
所有人都明白这里定义了一个数组，其包含了
5个
int型的数据。我们可以用
a＇0＇；a＇1＇
等来访问数组里面的每一个元素，那么这些元素的名字就是
a＇0＇；a＇1＇…吗？看下面的示意
图：
5intaa＇0＇；a＇1＇aaint20byte20byte5int5intaa＇0＇；a＇1＇aaint20byte20byte5int
如上图所示，当我们定义一个数组
a时，编译器根据指定的元素个数和元素的类型分配确定
大小（元素类型大小*元素个数）的一块内存，并把这块内存的名字命名为
a。名字
a一旦
与这块内存匹配就不能被改变。a＇0＇；a＇1＇等为
a的元素，但并非元素的名字。数组的每一个
元素都是没有名字的。那现在再来回答第一章讲解
sizeof关键字时的几个问题：
sizeof（a）的值为
sizeof（int）*5，32位系统下为
20。
sizeof（a＇0＇）的值为
sizeof（int），32位系统下为
4。
sizeof（a＇5＇）的值在
32位系统下为
4。并没有出错，为什么呢？我们讲过
sizeof是关键字
不是函数。函数求值是在运行的时候，而关键字
sizeof求值是在编译的时候。虽然并不存在
a＇5＇这个元素，但是这里也并没有去真正访问
a＇5＇；而是仅仅根据数组元素的类型来确定其
值。所以这里使用
a＇5＇并不会出错。
sizeof（&a＇0＇）的值在
32位系下为
4，这很好理解。取元素
a＇0＇的首地址。
sizeof（&a）的值在
32位系统下也为
4，这也很好理解。取数组
a的首地址。但是在
Visual
C＋＋6。0上，这个值为
20，我认为是错误的。
4。2。2，省政府和市政的区别&a＇0＇和&a的区别
这里&a＇0＇和&a到底有什么区别呢？a＇0＇是一个元素，a是整个数组，虽然&a＇0＇和&a
的值一样，但其意义不一样。前者是数组首元素的首地址，而后者是数组的首地址。举个
例子：湖�
