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  • 与指针有关

    记:前两天学Win32 API的时候接触到了句柄,当时就对这个句柄是什么比较好奇,但Windows内核的东西天知道呢,毕竟是C做出来的,再神秘也逃不了C的范畴,就如此文标题一样:与指针有关!这里就再复习下指针吧...


    在C语言中几乎可以创建指向任何类型的指针,包括用户自定义的类型。创建结构体指针是极常见的。下面是一个例子: 

     1 typedef struct
     2 {
     3     char name[21];
     4     char city[21];
     5     char state[3];
     6 } Rec;
     7 typedef Rec *RecPointer;
     8 
     9 RecPointer r;
    10 r=(RecPointer)malloc(sizeof(Rec));

    r是一个指向结构体的指针。请注意,因为r是一个指针,所以像其他指针一样占用4个字节的内存。而malloc语句会从堆上分配45字节的内存。*r是一个结构体,像任何其他Rec类型的结构体一样。下面的代码显示了这个指针变量的典型用法: 

    1 strcpy((*r).name, "Leigh");
    2 strcpy((*r).city, "Raleigh");
    3 strcpy((*r).state, "NC");
    4 printf("%sn", (*r).city);
    5 free(r);

    您可以像对待一个普通结构体变量那样对待*r,但在遇到C的操作符优先级问题时要小心。如果去掉*r两边的括号则代码将无法编译,因为“.”操作符的优先级高于“*”操作符。使用结构体指针时不断地输入括号是令人厌烦的,为此C语言引入了一种简记法达到相同的目的: 

    strcpy(r->name, "Leigh");

    r->这种写法和(*r).是完全等效的,但是省去了两个字符。


    指向数组的指针


    还可以创建指向数组的指针,如下所示:

    1 int *p;
    2  int i;
    3 
    4 p=(int *)malloc(sizeof(int[10]));
    5  for (i=0; i<10; i++)  p[i]=0;
    6 free(p);

    或: 

    1 int *p;
    2  int i;
    3 
    4 p=(int *)malloc(sizeof(int[10]));
    5  for (i=0; i<10; i++)  *(p+i)=0;
    6 free(p);

    可见要创建指向整数数组的指针,只需创建一个普通的整数指针即可。调用malloc分配合适的数组空间,然后将指针指向数组的第一个元素。访问数组元素既可以用普通的数组下标也可以用指针运算。C将两种方法视为是等效的。

    指向数组的指针这一技巧尤其适用于字符串。您可以为某个特定大小的字符串分配刚好合适的内存。


    指针数组


    有时声明一 个指针数组可以节省大量内存,或者使得某些内存消耗较大的问题得以解决。下面例子中的代码,声明了一个由10个结构体指针组成的数组,而不是一个结构体数组。否则这个结构体数组将占用243 * 10=2,430字节的内存。使用指针数组可以最大限度减小内存消耗,直到用malloc语句为记录实际分配内存空间。作为此过程的演示,下面的代码只为一个记录分配空间,保存某个值后又将空间释放: 

     1 typedef struct
     2 {
     3     char s1[81];
     4     char s2[81];
     5     char s3[81];
     6 } Rec;
     7 Rec *a[10];
     8 
     9 a[0]=(Rec *)malloc(sizeof(Rec));
    10 strcpy(a[0]->s1, "hello");
    11 free(a[0]);


    包含指针的结构体


    结构体可以包含指针,如下所示: 

     1 typedef struct
     2 {
     3     char name[21];
     4     char city[21];
     5     char phone[21];
     6     char *comment;
     7 } Addr;
     8 Addr s;
     9  char comm[100];
    10 
    11 gets(s.name, 20);
    12 gets(s.city, 20);
    13 gets(s.phone, 20);
    14 gets(comm, 100);
    15 s.comment=(char *)malloc(sizeof(char[strlen(comm)+1]));
    16 strcpy(s.comment, comm);

     

    只有当评论框里包含有评论的记录时,这一技巧才是有用的。如果没有评论记录,评论框里只包含一个指针(4个字节)。包含评论的记录会分配恰到好处的空间,保存评论的的字符串,这取决于用户输入的字符串的长度。

     

    指向指针的指针 


    创建一个指针,使它指向另一个指针,这是可能的,而且常常也是必要的。这一技术有时被称为句柄。在某些情况下,操作系统需要有自主移动堆上的内存块的能力,这时就要用到此技术。下面是一个指针的例子,它指向了另一个指针:

     1 int **p; 
     2  int *q; 
     3  
     4 = (int **)malloc(sizeof(int *)); 
     5  *= (int *)malloc(sizeof(int)); 
     6  **= 12
     7 = *p; 
     8 printf("%dn"*q); 
     9 free(q); 
    10 free(p); 

     

    Windows和Mac OS使用这种结构支持堆上的内存压缩。应用程序使用指针p,而操作系统负责管理指针*p。因为控制了*p,所以操作系统可以移动*p指向的内存块(**p),并将*p指向新地址,而这一切不会影响使用p的应用程序。在C中,这种指向指针的指针,还常常用于处理函数的指针参数。


    指向包含指针结构体的指针


    创建一个指针,使它指向一个包含指针的结构体,这也是可能的。下例的代码使用了上一节的Addr记录类型:

     1 typedef struct 
     2 
     3     char name[21]; 
     4     char city[21]; 
     5     char phone[21]; 
     6     char *comment; 
     7 } Addr; 
     8 Addr *s; 
     9  char comm[100]; 
    10  
    11 s=(Addr *)malloc(sizeof(Addr)); 
    12 gets(s->name, 20); 
    13 gets(s->city, 20); 
    14 gets( s->phone, 20); 
    15 gets(comm, 100); 
    16 s->comment=(char *)malloc(sizeof(char[strlen(comm)+1])); 
    17 strcpy(s->comment, comm); 

    指针s指向一个结构体,此结构体又包含一个指向字符串的指针:

     

    本例中,如果不小心很容易将内存块丢失。例如下面的代码:

    1 s=(Addr *)malloc(sizeof(Addr)); 
    2 gets(comm, 100); 
    3 s->comment=(char *)malloc(sizeof(char[strlen(comm)+1])); 
    4 strcpy(s->comment, comm); 
    5 free(s); 

    因为包含指向字符串指针的结构体先于字符串被释放,所以此程序产生了一个内存块泄漏,如下所示:

     


    链接


    最后,我们可以创建一种能够指向同类型结构体的结构体,这样就可以链接起一整串同类型的记录,构成一种称为链表的数据结构。

    1 typedef struct 
    2 
    3     char name[21]; 
    4     char city[21]; 
    5     char state[21]; 
    6     Addr *next; 
    7 } Addr; 
    8 Addr *first; 

    这是可以通过编译的。利用上面的代码,再加上一点编程经验,您就可以创建如下的数据结构:

    例 : 输入若干字符串,统计其中"China"字符串出现的次数(使用指向指针的指针)。
    程序可以使用malloc函数动态定义数组:首先动态定义指针数组,并让指向指针的指针pArray指向该数组。然后在循环过程动态定义字符数组,并将每个字符数组的指针保存在前面定义的指针数组中。
    统计"China"字符串次数的方法很简单,只要利用循环,用strcmp比较并累加即可。
    统计过程结束后,先释放每个字符数组,再释放指针数组。注意这个过程不能颠倒,否则会丢失字符数组指针的信息。

     

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <string.h>
     3 
     4  char **DefinePointerArray (int n);
     5  char *DefineCharArray (int n);
     6  void FreePointerArray (char **p); 
     7  void FreeCharArray (char *p); 
     8 
     9  int main()
    10 {
    11     char **pArray, t[100];
    12     int i, nCount, nLen, nChinaCount=0;
    13     /*输入字符串个数*/
    14     printf("\nPlease input number of the strings: ");
    15     scanf("%d",&nCount);
    16     /*定义动态指针数组,返回数组的指针*/
    17     pArray= DefinePointerArray (nCount); 
    18 
    19     /*输入多个字符串*/
    20     printf("Please input strings: \n");
    21     for(i=0;i<nCount;i++)
    22     {
    23         scanf("%s",t);
    24         nLen=strlen(t);
    25         /*定义长度为nLen+1的动态char型数组,
    26         数组首地址存入指针数组pArray [i]。
    27         nLen+1是因为包括了字符串结束符*/
    28         pArray [i]=DefineCharArray (nLen+1); /*pArray [i]等价于*(pArray+i)*/
    29         /*将临时字符数组t里的内容拷贝到pArray[i]对应的字符数组*/
    30         strcpy(pArray [i],t);
    31     }
    32     /*统计"China"字符串的个数*/
    33     for(i=0;i<nCount;i++)
    34     {
    35         if(strcmp("China"*(pArray+i))==0)
    36         nChinaCount++;
    37     }
    38     printf("There are %d 'China'.", nChinaCount);
    39 
    40     /*先释放指针数组pArray[i]对应的字符数组*/
    41     for(i=0;i<nCount;i++)
    42     FreeCharArray (pArray[i]); 
    43 
    44     /*释放指针数组pArray*/
    45     FreePointerArray (pArray); 
    46     return 0;
    47 }
    48 
    49  /*定义动态的指针数组,返回指针数组的首地址*/
    50  char **DefinePointerArray (int n) 
    51 {
    52     return (char **) malloc(n*sizeof(char*));
    53 }
    54 
    55  /*定义动态的字符数组,返回字符数组的首地址*/
    56  char *DefineCharArray (int n) 
    57 {
    58     return (char *) malloc(n*sizeof(char));
    59 }
    60 
    61  /*释放动态指针数组*/
    62  void FreePointerArray (char **p) 
    63 {
    64     free((void*)p);
    65 }
    66  /*释放动态字符数组*/
    67  void FreeCharArray (char *p) 
    68 {
    69     free((void*)p);
    70 }

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