C 中的指针(一) 简单指针

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简单总结一下C 中指针的用法，以后再写一篇周详的，关于smart pointer的总结。

指针的定义很简单。在变量前打个星。例如一个class的名字叫A，那么指针定义为
A *pa;

有意点点另人混淆的是指针和const的混用。
char chr[] = "abc";
const char *p = chr; //这里p不是常数指针，而是把指针指向的地址定义为了常数。无论chr本身是不是指向常数内存区，但只要用p去操作，那么就不能够通过p去修改其内容。

chr[2] = 'e'; // ok
p[2] = 'd'; // error

p =1; // ok, 改的是p指向的地址而不是p的内容。

真正的常数指针这么写
char *const cp = s;
这时在常数内存中allocate了一个指针的控件存储cp，cp，也就是这个地址不能改，而其指向的内存的值能够修改。
chr[2] = 'w'; //ok
cp[2] = 'y'; // ok
cp =1; // error

char* 能够被转换成const char*，因为操作后没有负面影响。反过来const char* 不能转换成char*，假如能够的话会把本部可写的内存的数据改掉。
// good example
char chr[] = "abc";
char *p = chr;
const char *cp = p;

// bad example
char chr[] = "abc";
const char *p = chr;
char *p = cp; // error.

这种转换常用在函数调用上，例如strcpy(char* source, char*dest)。这个操作只是想修改source，dest只是用于参考。为了避免函数修改dest能够把函数定义成strcpy(char* source, const char* dest)。

基本定义就这些了。对于指针的cast，C 作得比C更安全。例如有两个完全不相干的class A和B。
B b;
A *p1,*p2;

p1 = (A *)(&b); // 这是C式的cast，不管A和B有什么关系，强型转换。后果不堪设想。
C 中引入了static_cast操作，在一定程度上保护了操作的安全性，static_cast检查操作数和要操作的类型是否匹配，匹配是有class继承关系，无论谁继承谁都能够。假如这个关系不存在，出编译错误。
p2 = static_cast<A *>(&b); //error。
但是这个检查是不完全的，
class C : public A {}
C* pc = static_cast<A *>(p1); // ok. 因为pc,p2欧继承关系。

C 引入了RTTI得概念(Run Time Type Info)。通过dynamic_cast操作，能够检查操作数的内容，以确认这个操作是否成功。检查内容的方法就是把相关类型的继承关系和vtable都查一下。
p2 = dynamic_cast<A *>(p1);
在VC下使用dynamic_cast别忘了在当前Project-->Setting下选Enable Run Time Type Info。假如忘了选这个，debug模式下编译会不通过，release模式下会编译通过，运行时Crash。

dynamic_cast比较复杂，另外Visual C 各不同版本的表现不相同，这里周详说一下我学到的和试出来的。一般书上说是三种不同情况，考虑到Visual C 版本的问题，我分五个情况讨论。
1。upcast。从派生类向基类的转换，只要基类的继承关系是唯一的，就会成功，假如不唯一会有warning："dynamic_cast used to convert to inaccessible or ambiguous base;"
下下面的例子中
class A{public: virtual void a(){}};
class B : public A {};
class C : public B {};
class D : public B {};
class E : public C, public D {};

int main()
{
E e, *pe = &e;
C *pc = dynamic_cast<C*>(pe);
B *pb = dynamic_cast<B*>(pe);
return 0;
}
转换pb一行会有warning，而且得到NULL指针。
其继承关系如下
A
/ \
B B
| |
C D
\ /
E
E到C成功，E到B失败因为不知道怎么转换。同样E到A也会失败。注意这里的检查只是指针类型pe的检查，没有查pe指向的object。把pe改成*pe = (E*)(new D());的话pe到pc的cast还会成功，但是pe到pb的cast会出现crash。这和dynamic_cast的实现有关，这个exception不是bad_cast，所以最好用try{} chatch(...)接着以防不测。

2。对于同类指针的cast应该是直接通过， 不对指针所指的object进行run time check。
int main()
{
A *p1 = (A*)0x1;
A *p2 = dynamic_cast<A*>(p1);
return 0;
}
但是VC6中竟对p1所指的地址进行了检查，这是VC6对ISO C standard实现不对的地方，在2003/2005中得到了修正。

3。downcast
从基类向派生类转换，指针指向的object会被检查，还以刚才的结构
E e;
A *pa = dynamic_cast<A*>((D*)&e);
C *pc = dynamic_cast<C*>(pa);
这个pc的cast会成功。

4。crosscast
class A{public: virtual void a(){}};
class B : public A {};
class C : public A {};
class D{public: virtual void d(){}};
class E : public B, public C, public D {};

int main()
{
E e;
C *pc = dynamic_cast<C*>((D*)&e);
return 0;
}
这个继承关系如下
A
/ | \
B C D
\ | /
E
从D到C的cast叫cross cast，这时查指针指的object的内容。这个具体例子中pc的cast 成功，因为确实有继承关系。
一个不理解的问题是下面的测试：
C c, *pc = dynamic_cast<C*>((D*)&c);
无论什么道理pc都应该成功，结果在VC6，VC2003中都成功了，在VC2005竟然失败，得到NULL。实在不明白，在MSDN的"Breaking Changes in dynamic_cast"也没有明确表述。只有死记住了。

总之，dynamic_cast假如成功，p2得到一个合法地址，也就是p1指向的地址。假如失败就不好说了，书上说会得到NULL，这是理想情况，p1,p2有相近的vtable。假如p1,p2的vtable完全不相干，或一个class B根本没有vtable，dynamic_cast就会出exception，这不是bad_cast的exception，而是C first class exception。所以写别人程式传来的指针的时候别指望dynamic_cast管理一切，老老实实catch任何exception。

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