c进阶--指针进阶

news2024/11/28 3:30:36
🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼 指针的简单回顾🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼
1. 指针就是个变量，用来存放地址，地址唯一标识一块内存空间。
2. 指针的大小是固定的4/8个字节（32位平台/64位平台）。
3. 指针是有类型，指针的类型决定了指针的+ -整数的步长，指针解引用操作的时候的权限。
4. 指针的运算（* & + -）
🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼🌼

接下来我们继续研究有关指针的内容

📕 1. 字符指针（char *）

🖌  使用方式一

#include<stdio.h>

int main()
{
	char ch = 'a';
	char* pc = &ch;
	*pc = 'c';
	return 0;
}

🖌  使用方式二

#include<stdio.h>

int main()
{
	const char* pstr = "hello world";
	printf("%s\n", pstr);
	pstr = "change";//ok  --改变了指针的指向，没有改变原来指针内部的内容
	printf("%s\n", pstr);
	return 0;
}

结果分析：

❗ 注意事项 ：

const char *pstr="hello world" 这句代码的本质是把字符串的首字符地址放在pstr中，并不是把字符串放在字符指针中。
tips: 来看这样提到题目：
下面这段代码输出结果是什么？ 
#include<stdio.h>
int main()
{
	char str1[] = "hello world!";
	char str2[] = "hello world!";
	const char* pstr1 = "hello world!";
	const char* pstr2 = "hello world!";
	if (str1 == str2)
		printf("str1 and str2 are same\n");
	else
		printf("str1 and str2 are not same\n");

	if (pstr1 == pstr2)
		printf("pstr1 and pstr2 are same\n");
	else
		printf("pstr1 and pstr2 are not same\n");
	return 0;
}

我想，通过上面的分析你应该很容易的到正确答案，结果和分析我放在文末啦。

📕 2. 数组指针

指针数组是一个存放指针的数组。

✍ 回顾：下面指针数组是什么意思

	int* arr1[10];//10个int*的数组
	char *arr2[4];//4个char*的数组
	char** arr3[5];//5个char**的数组

🙋‍ 分析如图所示：o(*^▽^*)┛

📕 3. 数组指针

🖌 3.1定义

数组指针是数组还是指针？当然是指针啦？不然上一个是啥？当然，这肯定不是根本原因。

我们知道整型指针 int*pint; 是能指向int 型数据的指针，

浮点型指针 float*pfloat; 指的是能指向float型数据的指针。

===>数组指针是指向数组的指针。

来，让我们看看这段代码，看看有没有小伙伴绕晕啦？(*^_^*)

int* p1[10];
int(*p2)[10];

❓ p1,p2分别是什么？

p1是我们刚见过的指针数组，p2是我们现在提到的数组指针。

解释： p2 先和 * 结合，说明 p 是一个指针变量，然后指着指向的是一个大小为 10 个整型的数组。所以 p2 是一个 指针，指向一个数组，叫数组指针。
❗ 注意：[] 的优先级要高于 * 号的，所以必须加上（）来保证 p 先和 * 结合。

🖌 3.2&数组名 VS 数组名

对于 int arr[10];    arr 和  &arr分别是什么？
🙋‍  arr 是数组名，数组名表示数组首元素的地址。
🌈 那那 &arr 数组名到底是啥？
👇👇先看下这段代码👇👇 
#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%p\n%p\n", arr, &arr);
	return 0;
}

输出结果🙋‍

咦？ 😲😲😲😲数组名和&数组名打印的地址是一样的哇？那？是不是说明他们是一样的呢？
当然不是啦。我们在往下看
👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇👇 
#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("arr=%p\n&arr=%p\n", arr, &arr);

	printf("arr+1=%p\n&arr+1=%p\n", arr+1, &arr+1);
		return 0;
}

运行结果：

之前我们提到 指针是有类型，指针的类型决定了指针的+ -整数的步长，指针解引用操作的时候的权限。
&arr和arr虽然值是一样的，但是他们的意义并不相同。
实际上： &arr 表示的是 数组的地址 ，而不是数组首元素的地址。（细细体会一下）
本例中 &arr 的类型是： int(*)[10] ，是一种数组指针类型
数组的地址 +1 ，跳过整个数组的大小，所以 &arr+1 相对于 &arr 的差值是 40.

📕 4. 数组传参和指针传参

🖌 4.1 一维数组传参

#include<stdio.h>

void test1(int arr[])//ok or error?
{}
void test1(int arr[10])//ok or error?
{}
void test1(int *arr)//ok or error?
{}
void test2(int **arr[20])//ok or error?
{}
void test2(int **arr)//ok or error?
{}
int main()
{
	int arr1[10] = { 0 };
	int *arr2[20] = { 0 };
	test1(arr1);
	test2(arr2);
	return 0;
}

分析：

第一种错误很容易判断，根本都不知该传什么样的数组，能接收什么样的数组也是不确定的（明确，int arr[5]和 int arr[6]是两种类型）

🖌 4.2 二维数组传参

✍ 代码：

#include<stdio.h>
void test(int arr[3][5])//ok？
{}
void test(int arr[][])//ok？
{}
void test(int arr[][5])//ok？
{}

void test(int* arr)//ok？
{}
void test(int* arr[5])//ok？
{}
void test(int(*arr)[5])//ok？
{}
void test(int** arr)//ok？
{}
int main()
{
	int arr[3][5] = { 0 };
	test(arr);
}

分析：

当你把上述代码拷贝到你的visual stdio就应该会有下面这样的提示

//void test(int arr[3][5])//ok
//{}
void test(int arr[][])//error
{}
//void test(int arr[][5])//ok
//{}
//总结：二维数组传参，函数形参的设计只能省略第一个[]的数字。
//因为对一个二维数组，可以不知道有多少行，但是必须知道一行多少元素。
//这样才方便运算。

/*这4种都可以*/
//void test(int* arr)//ok
//{}
//void test(int* arr[5])//ok
//{}
//void test(int(*arr)[5])//ok
//{}

🖌 4.3 一级指针传参

✍ 代码

#include<stdio.h>

void print(int* p, int size)
{
	for (int i = 0; i < size; i++)
	{
		printf("%d", *(p + i));
	}
}
int main()
{
	int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int* p = arr;
	int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	print(arr, size);//一级指针传参
	return 0;
}

运行结果：

❓ 问题1

当一个函数的参数部分是一级指针时候，函数可以接收什么参数呢？

void test1(int *p)
{}
//test1函数能接收什么参数？
void test2(char* p)
{}
//test2函数能接收什么参数？

  答案和分析照旧去末尾看吧。 (づ￣ 3￣)づ

🖌 4.4 二级指针传参
 

#include <stdio.h>
void test(int** ptr)
{
 printf("num = %d\n", **ptr); 
}
int main()
{
 int n = 10;
 int*p = &n;
 int **pp = &p;
 test(pp);
 test(&p);
 return 0;
}

运行结果：

❓ 问题2：

当函数的参数为二级指针的时候，可以接收什么参数？ 
void test(char **p)
{
 
}
int main()
{
     char c = 'b';
     char*pc = &c;
     char**ppc = &pc;
     char* arr[10];
     test(&pc);
     test(ppc);
     test(arr);//Ok?
     return 0;
}

📕 5. 函数指针

首先看一段代码： 
#include <stdio.h>
void test()
{
	printf("hehe\n");
}
int main()
{
	printf("%p\n", test);
	printf("%p\n", &test);
	return 0;
}

运行结果：

输出的是两个地址，这两个地址是 test 函数的地址。
那我们的函数的地址要想保存起来，怎么保存？
👇 下面我们看代码： 
void test()
{
 printf("hehe\n");
}
//下面pfun1和pfun2哪个有能力存放test函数的地址？
void (*pfun1)();
void *pfun2();

分析：

首先，能给存储地址，就要求 pfun1 或者 pfun2 是指针，那哪个是指针？
答案是：
pfun1 可以存放。 pfun1 先和 * 结合，说明 pfun1 是指针，指针指向的是一个函数，指向的函数无参数，返回值类型为void 。

📕 6. 函数指针数组

数组是一个存放相同类型数据的存储空间，那我们已经学习了指针数组，
比如： 
int *arr[10];
//数组的每个元素是int*

那要把函数的地址存到一个数组中，那这个数组就叫函数指针数组，那函数指针的数组如何定义呢？ 
int (*parr1[10])();
int *parr2[10]();
int (*)() parr3[10];

答案是：parr1 先和 [] 结合，说明 parr1是数组，数组的内容是什么呢？是 int (*)() 类型的函数指针。

函数指针数组的用途：转移表

例子：（计算器）

🖌 普通版本：

#include <stdio.h>
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
	return a / b;
}
int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	do
	{
		printf("*************************\n");
		printf(" 1:add           2:sub \n");
		printf(" 3:mul           4:div \n");
		printf("*************************\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = add(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = sub(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = mul(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = div(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出程序\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

🖌 函数指针版本

#include <stdio.h>
int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
	return a / b;
}
int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	int(*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移表
	while (input)
	{
		printf("*************************\n");
		printf(" 1:add           2:sub \n");
		printf(" 3:mul           4:div \n");
		printf("*************************\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		if ((input <= 4 && input >= 1))
		{
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = (*p[input])(x, y);
		}
		else
			printf("输入有误\n");
		printf("ret = %d\n", ret);
	}
	return 0;
}

📕 7. 指向函数指针数组的指针

指向函数指针数组的指针是一个 指针
指针指向一个 数组 ，数组的元素都是 函数指针 ;
如何定义？ 
void test(const char* str)
{
 printf("%s\n", str);
}
int main()
{
 //函数指针pfun
 void (*pfun)(const char*) = test;
 //函数指针的数组pfunArr
 void (*pfunArr[5])(const char* str);
 pfunArr[0] = test;
 //指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArr
 void (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;
 return 0;
}

📕 8. 回调函数

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个
函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数
的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进
行响应。

示例：

#include <stdio.h>
//qosrt函数的使用者得实现一个比较函数
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
  return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}
int main()
{
    int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
    int i = 0;
    
    qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);
    for (i = 0; i< sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
   {
       printf( "%d ", arr[i]);
   }
    printf("\n");
    return 0;
}

使用回调函数，模拟实现qsort

#include <stdio.h>

int int_cmp(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
void _swap(void* p1, void* p2, int size)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		char tmp = *((char*)p1 + i);
		*((char*)p1 + i) = *((char*)p2 + i);
		*((char*)p2 + i) = tmp;
	}
}
void bubble(void* base, int count, int size, int(*cmp)(void*, void*))
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < count - 1; i++)
	{
		for (j = 0; j < count - i - 1; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0)
			{
				_swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	//char *arr[] = {"aaaa","dddd","cccc","bbbb"};
	int i = 0;
	bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), int_cmp);
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

📕 答案解析

1.字符指针

题目答案：
题目分析：
这里pstr1和pstr2指向的是一个同一个常量字符串。C/C++会把常量字符串存储到单独的一个内存区域，当几个指针指向同一个字符串的时候，他们实际会指向同一块内存。但是用相同的常量字符串去初始化 不同的数组的时候就会开辟出不同的内存块。所以str1和str2不同，pstr1和pstr2相同。

2. 数组传参和指针传参

问题1

当一个函数的参数部分是一级指针时，函数可以接收指针类型的参数。这意味着函数可以接收一个指向某个数据类型的指针作为参数，然后在函数内部可以通过该指针对数据进行读取或修改。

问题2

当函数的参数为二级指针时，可以接收指向指针的指针作为参数。这样的参数允许在函数内部修改指针的值，从而改变原始指针的指向或内容。

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