指針是C語(yǔ)言的精髓，本文就以實(shí)例的形式詳細(xì)分析了C語(yǔ)言的長(zhǎng)度和類型。對(duì)于初學(xué)者深入理解C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)有很好的參考價(jià)值。具體分析如下：

一般來(lái)說(shuō)，如果考慮應(yīng)用程序的兼容性和可移植性，指針的長(zhǎng)度就是一個(gè)問(wèn)題，在大部分現(xiàn)代平臺(tái)上，數(shù)據(jù)指針的長(zhǎng)度通常是一樣的，與指針類型無(wú)關(guān)，盡管C標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定所有類型指針的長(zhǎng)度相同，但是通常實(shí)際情況就是這樣。但是函數(shù)指針長(zhǎng)度可能與數(shù)據(jù)指針的長(zhǎng)度不同。

指針的長(zhǎng)度取決于使用的機(jī)器和編譯器，例如：在現(xiàn)代windows上，指針是32位或是64位長(zhǎng)

測(cè)試代碼如下：

#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<stdlib.h>
#include<stddef.h>
struct p{
  int n;
  float f;
};
int main()
{
  struct p *sptr;
  printf("sizeof *char: %d\n", sizeof(char*));
  printf("sizeof *int: %d\n", sizeof(int*));
  printf("sizeof *float: %d\n", sizeof(float*));
  printf("sizeof *double: %d\n", sizeof(double*));
  printf("sizeof *struct: %d\n", sizeof(sptr));
  return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

指針相關(guān)的預(yù)定義類型：

① size_t：用于安全地表示長(zhǎng)度
② ptrdiff_t：用于處理指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算
③ intptr_t：用于存儲(chǔ)指針地址
④ uintptr_t：用于存儲(chǔ)指針地址

分述如下：

一、size_t類型

size_t 類型是標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)中定義的，應(yīng)為unsigned int，在64位系統(tǒng)中為 long unsigned int。 C語(yǔ)言中，此類型位于頭文件stddef.h中。它是一個(gè)與機(jī)器相關(guān)的unsigned類型，其大小足以保證存儲(chǔ)內(nèi)存中對(duì)象的大小，它的目的是提供一種可移植的方法來(lái)聲明與系統(tǒng)中可尋址的內(nèi)存區(qū)域一致的長(zhǎng)度：

因?yàn)镃/C++標(biāo)準(zhǔn)只定義一最低的位數(shù)，而不是必需的固定位數(shù)。而且在內(nèi)存里，對(duì)數(shù)的高位對(duì)齊存儲(chǔ)還是低位對(duì)齊存儲(chǔ)各系統(tǒng)都不一樣。為了提高代碼的可移植性，就有必要定義這樣的數(shù)據(jù)類型。一般這種類型都會(huì)定義到它具體占幾位內(nèi)存等。當(dāng)然，有些是編譯器或系統(tǒng)已經(jīng)給定義好的。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在32位系統(tǒng)中size_t是4字節(jié)的，而在64位系統(tǒng)中，size_t是8字節(jié)的，這樣利用該類型可以增強(qiáng)程序的可移植性。

size_t類型用作sizeof操作符的返回類型，同時(shí)也是很多函數(shù)的參數(shù)類型，包括malloc和strlen

在聲明例如字符數(shù)、或者數(shù)組索引這樣的長(zhǎng)度變量時(shí)用size_t是好的做法，它經(jīng)常用于循環(huán)計(jì)數(shù)器、數(shù)組索引，有時(shí)候還用在指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算上

打印size_t類型的值要小心，這是無(wú)符號(hào)值，如果選錯(cuò)格式說(shuō)明符，可能會(huì)得到不可靠的結(jié)果，推薦的格式說(shuō)明符是%zu，在某些情況下可以考慮用%u或%lu替代

二、ptrdiff_t類型

ptrdiff_t是C99標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中定義的一個(gè)與機(jī)器相關(guān)的數(shù)據(jù)類型，定義在stddef.h這個(gè)文件內(nèi)。ptrdiff_t類型變量通常用來(lái)保存兩個(gè)指針減法操作的結(jié)果。
ptrdiff_t通常被定義為long int類型，size_t 是unsigned 類型,而 ptrdiff_t 則是 signed 整型。
這兩種類型的差別體現(xiàn)了它們各自的用途：size_t 類型用于指明數(shù)組長(zhǎng)度,它必須是一個(gè)正數(shù);ptrdiff_t 類型則應(yīng)保證足以存放同一數(shù)組中兩個(gè)指針之間的差距,它有可能是負(fù)數(shù)。

#include<stdio.h>
#include<stddef.h>
#include<string.h>
int main(void)
{
  char str[] = "Hello world!";
  char *pstart = str;
  char *pend = str + strlen(str);
  ptrdiff_t difp = pend - pstart;
  printf("%d\n", difp);
  return 0;
}

三、intptr_t與uintptr_t類型

intptr_t與uintptr_t類型用來(lái)存放指針地址，它們提供了一種可移植且安全的方法聲明指針，而且與系統(tǒng)中使用的指針的長(zhǎng)度相同，對(duì)于把指針轉(zhuǎn)化為整數(shù)形式很有用。uintptr_t是intptr_t的無(wú)符號(hào)版本

關(guān)于intptr_t的類型定義如下：

/* Types for `void *' pointers. */
#if __WORDSIZE == 64
# ifndef __intptr_t_defined
typedef long int        intptr_t;
# define __intptr_t_defined
# endif
typedef unsigned long int  uintptr_t;
#else
# ifndef __intptr_t_defined
typedef int          intptr_t;
# define __intptr_t_defined
# endif
typedef unsigned int    uintptr_t;
#endif

從定義可以看出，intptr_t在不同的平臺(tái)是不一樣的，始終與地址位數(shù)相同，因此用來(lái)存放地址。

概念上, 盡管地址是指針, 內(nèi)存管理常常使用一個(gè)無(wú)符號(hào)的整數(shù)類型更好地完成; 內(nèi)核對(duì)待物理內(nèi)存如同一個(gè)大數(shù)組, 并且內(nèi)存地址只是一個(gè)數(shù)組索引. 進(jìn)一步地, 一個(gè)指針容易解引用; 當(dāng)直接處理內(nèi)存存取時(shí), 你幾乎從不想以這種方式解引用. 使用一個(gè)整數(shù)類型避免了這種解引用, 因此避免了 bug. 因此, 內(nèi)核中通常的內(nèi)存地址常常是 unsigned long, 利用了指針和長(zhǎng)整型一直是相同大小的這個(gè)事實(shí), 至少在 Linux 目前支持的所有平臺(tái)上.C99 標(biāo)準(zhǔn)定義了 intptr_t 和 uintptr_t 類型給一個(gè)可以持有一個(gè)指針值的整型變量

測(cè)試代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>

#define ID_STR_LEN  12
#define NAME_STR_LEN 10

typedef struct student
{
  char id[ID_STR_LEN];
  char name[NAME_STR_LEN];
  uint8_t age;
}student;

student * create_student()
{
  student *stu = (student *)malloc(sizeof(student));
  if (stu == NULL)
  return NULL;
  memset(stu, 0, sizeof(student));
  return stu;
}

void *free_student(student *stu)
{
  if (stu)
  free(stu);
  return 0;
}

static void init_student(student * stu)
{
  assert(stu);
  const char *id = "2013112210";
  const char *name = "Anker";
  uint8_t age = 21;
  memcpy(stu->id, id, strlen(id));
  memcpy(stu->name, name, strlen(name));
  stu->age = age;
}

static int handle_student(intptr_t handle)
{
  if (handle == 0)
  {
  return -1;
  }
  student *stu = (student*)handle;
  printf("id: %s\n", stu->id);
  printf("name: %s\n", stu->name);
  printf("age: %u\n", stu->age);
  return 0;
}

int main(void)
{
  student *stu;
  stu = create_student();
  init_student(stu);
  //將指針轉(zhuǎn)換為intptr_t類型
  intptr_t handle = (intptr_t)stu;
  handle_student(handle);
  free_student(stu);
  return 0;
}

希望本文所述實(shí)例對(duì)大家C程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)有所幫助。

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