十三、指针
指针是 C 语言最重要的概念之一，也是最难理解的概念之一。
1.指针简介
指针是什么？首先，它是一个值，这个值代表一个内存地址，因此指针相当于指向某个内存地址的路标。
字符 * 表示指针，通常跟在类型关键字的后面，表示指针指向的是什么类型的值。比如， char* 表示一个指向字符的指针， float* 表示一个指向 float 类型的值的指针。
int* intPtr;
上面示例声明了一个变量 intPtr ，它是一个指针，指向的内存地址存放的是一个整数。
星号 * 可以放在变量名与类型关键字之间的任何地方，下面的写法都是有效的。
int *intPtr; int * intPtr; int* intPtr;
本书使用星号紧跟在类型关键字后面的写法（即 int* intPtr; ），因为这样可以体现，指针变量就是一个普通变量，只不过它的值是内存地址而已。
这种写法有一个地方需要注意，如果同一行声明两个指针变量，那么需要写成下面这样。
// 正确 int * foo, * bar; // 错误 int* foo, bar;
上面示例中，第二行的执行结果是， foo 是整数指针变量，而 bar 是整数变量，即 * 只对第一个变量生效。
一个指针指向的可能还是指针，这时就要用两个星号 ** 表示。
int** foo;
上面示例表示变量 foo 是一个指针，指向的还是一个指针，第二个指针指向的则是一个整数。
2.* 运算符
这个符号除了表示指针以外，还可以作为运算符，用来取出指针变量所指向的内存地址里面的值。
void increment(int* p) { *p = *p + 1; }
上面示例中，函数 increment() 的参数是一个整数指针 p 。函数体里面， *p 就表示指针 p 所指向的那个值。对 *p 赋值，就表示改变指针所指向的那个地址里面的值。
上面函数的作用是将参数值加 1 。该函数没有返回值，因为传入的是地址，函数体内部对该地址包含的值的操作，会影响到函数外部，所以不需要返回值。事实上，函数内部通过指针，将值传到外部，是 C 语言的常用方法。
变量地址而不是变量值传入函数，还有一个好处。对于需要大量存储空间的大型变量，复制变量值传入函数，非常浪费时间和空间，不如传入指针来得高效。
3.& 运算符
& 运算符用来取出一个变量所在的内存地址。 int x = 1; printf("x's address is %p\n", &x);
上面示例中， x 是一个整数变量， &x 就是 x 的值所在的内存地址。 printf() 的 %p 是内存地址的占位符，可以打印出内存地址。
上一小节中，参数变量加 1 的函数，可以像下面这样使用。
void increment(int* p) { *p = *p + 1; } int x = 1; increment(&x); printf("%d\n", x); // 2
上面示例中，调用 increment() 函数以后，变量 x 的值就增加了1，原因就在于传入函数的是变量 x 的地址 &x 。
& 运算符与 * 运算符互为逆运算，下面的表达式总是成立。
int i = 5; if (i == *(&i)) // 正确
4.指针变量的初始化
声明指针变量之后，编译器会为指针变量本身分配一个内存空间，但是这个内存空间里面的值是随机的，也就是说，指针变量指向的值是随机的。这时一定不能去读写指针变量指向的地址，因为那个地址是随机地址，很可能会导致严重后果。
int* p; *p = 1; // 错误
上面的代码是错的，因为 p 指向的那个地址是随机的，向这个随机地址里面写入 1 ，会导致意想不到的结果。
正确做法是指针变量声明后，必须先让它指向一个分配好的地址，然后再进行读写，这叫做指针变量的初始化。
int* p; int i; p = &i; *p = 13;
上面示例中， p 是指针变量，声明这个变量后， p 会指向一个随机的内存地址。这时要将它指向一个已经分配好的内存地址，上例就是再声明一个整数变量 i ，编译器会为 i 分配内存地址，然后让 p 指向 i的内存地址（ p = &i; ）。完成初始化之后，就可以对 p 指向的内存地址进行赋值了（ *p = 13; ）。
为了防止读写未初始化的指针变量，可以养成习惯，将未初始化的指针变量设为 NULL 。
int* p = NULL;
NULL 在 C 语言中是一个常量，表示地址为 0 的内存空间，这个地址是无法使用的，读写该地址会报错。
5.指针的运算
指针本质上就是一个无符号整数，代表了内存地址。它可以进行运算，但是规则并不是整数运算的规则。
（1）指针与整数值的加减运算
指针与整数值的运算，表示指针的移动。
short* j; j = (short*)0x1234; j = j + 1; // 0x1236
上面示例中， j 是一个指针，指向内存地址 0x1234 。你可能以为 j + 1 等于 0x1235 ，但正确答案是0x1236 。原因是 j + 1 表示指针向内存地址的高位移动一个单位，而一个单位的 short 类型占据两个字节的宽度，所以相当于向高位移动两个字节。同样的， j - 1 得到的结果是 0x1232 。
指针移动的单位，与指针指向的数据类型有关。数据类型占据多少个字节，每单位就移动多少个字节。
（2）指针与指针的加法运算
指针只能与整数值进行加减运算，两个指针进行加法是非法的。
上面示例是两个指针相加，这是非法的。
unsigned short* j; unsigned short* k; x = j + k; // 非法
上面示例是两个指针相加，这是非法的。
（3）指针与指针的减法
相同类型的指针允许进行减法运算，返回它们之间的距离，即相隔多少个数据单位。
高位地址减去低位地址，返回的是正值；低位地址减去高位地址，返回的是负值。
这时，减法返回的值属于 ptrdiff_t 类型，这是一个带符号的整数类型别名，具体类型根据系统不同而不同。这个类型的原型定义在头文件 stddef.h 里面。
short* j1; short* j2; j1 = (short*)0x1234; j2 = (short*)0x1236; ptrdiff_t dist = j2 - j1; printf("%d\n", dist); // 1
上面示例中， j1 和 j2 是两个指向 short 类型的指针，变量 dist 是它们之间的距离，类型为ptrdiff_t ，值为 1 ，因为相差2个字节正好存放一个 short 类型的值。
（4）指针与指针的比较运算
指针之间的比较运算，比较的是各自的内存地址哪一个更大，返回值是整数 1 （true）或 0 （false）。
