灵魂指针，教给（三）

news2024/12/22 18:39:28

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系列专栏  C语言知识

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目录

          一、 字符指针变量

二、数组指针变量

2.1 数组指针变量是什么

2.2 数组指针变量如何初始化

 三、二维数组传参本质

 四、函数指针变量

4.1 函数指针变量的创建

4.2 函数指针的使用

4.3 两段有意思的代码

4.3.1 typedef关键字

 五、函数指针数组

 六、转移表

一、 字符指针变量

指针的类型中有一种为字符指针char*。

一般我们使用的时候，是这么使用的：

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

其实还有一种方法：

int main()
{
 const char* pstr = "hello bit.";//这⾥是把⼀个字符串放到pstr指针变量⾥了吗？
 printf("%s\n", pstr);
 return 0;
}

其实上述方法是将字符串的首字符的地址放在了指针pstr里了，也就是字符h的地址。

《剑指offer》中收录了这样一道题：

#include <stdio.h>
int main()
{
	char str1[] = "hello bit.";
	char str2[] = "hello bit.";
	const char* str3 = "hello bit.";
	const char* str4 = "hello bit.";
	if (str1 == str2)
		printf("str1 and str2 are same\n");
	else
		printf("str1 and str2 are not same\n");

	if (str3 == str4)
		printf("str3 and str4 are same\n");
	else
		printf("str3 and str4 are not same\n");

	return 0;
}

来看运行结果：

你猜对结果了嘛，下面我们来简单讲解一下这道题。

首先四个字符串，str1.2.3.4，在3和4的前面用const修饰了，所以这里的str3和str4是常量字符串。

而在C/C++中对于一个常量字符串，是不会额外开辟空间的，所以str3和str4的首地址是一个地址，所以两个字符串也是相同的。而str1和str2不是常量字符串，是可修改操作的，所以分别开辟了两个空间来存放这两个字符串，因此它俩的首字符地址也不相同，所以两个字符串也不相同。

二、数组指针变量

2.1 数组指针变量是什么

前面我们学习了一个类似，非常容易混淆的，叫指针数组，当时也挖坑了，说以后会讲这个。

灵魂指针，教给（二）-CSDN博客

 我们之前说，指针数组，它是数组，那数组指针呢？是指针！

我们已经熟悉：

整型指针变量：int * pint; 用来存放整型变量的地址，能指向整型数据的指针。

 

浮点型指针变量：float * pint; 用来存放浮点型变量的地址，能指向浮点型数据的指针。

所以我们能推断出数组指针，它是用来存放数组地址，能指向数组的指针。

来思考下面两行代码，分别是什么：

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

第一行是在前面我们学的指针数组，第二行为数组指针。

如何去记忆呢？我们要记住一个点就好，就是[ ]的优先级是比 * 高的，我们去看变量名和谁先结合就好，第一行先和中括号结合，所以是数组，变量名为数组名；第二行加了小括号，所以先和*结合，成了数组指针。

那数组指针的类型是什么呢？我们在学习数组的时候说去掉数组名，剩下的就是类型，那来看看数组指针的类型怎么写呢？

int (*)[10];

2.2 数组指针变量如何初始化

 数组指针用来存放数组的地址，那怎么获取数组的地址呢？没错，就是我们之前说的&arr。

int arr[10] = {0};
&arr;//得到的就是数组的地址

如果要存放整个数组的地址，就存放在数组指针中：

int(*p)[10] = &arr;

我们调试也能看到&arr和p的地址是一样的。

数组指针类型解析：

int (*p) [10] = &arr;
 |    |    |
 |    |    |
 |    |    p指向数组的元素个数
 |    p是数组指针变量名
 p指向的数组的元素类型

 三、二维数组传参本质

有了数组指针，我们就能详细了解二维数组传参本质了。

之前，我们将一个二维数组传给一个函数的时候，我们往往会这么写：

void test(int a[3][5], int r, int c)
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < r; i++)
	{
		for (j = 0; j < c; j++)
		{
			printf("%d ", a[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}
int main()
{
	int arr[3][5] = { {1,2,3,4,5}, {2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7} };
	test(arr, 3, 5);
	return 0;
}

我们学完数组指针之后，还有其它的写法嘛？

我们再次理解一下二维数组，其实它就可以看成一个一维数组，只不过里面元素装的也是一维数组，所以二维数组的每一行都是一个数组。

所以，根据数组名是首元素地址这个规则，二维数组的数组名也就代表着第一行的地址，也就是一个一维数组的地址。根据上面的例子，第一行的数组的类型也就是int [5]，所以第一行的地址类型就是int (*)[5]。那就意味着二维数组传参的本质也是传递了地址，传递的是第一行的一维数组的地址，那么形参也可以写成指针形式：

#include <stdio.h>
void test(int(*p)[5], int r, int c)
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < r; i++)
	{
		for (j = 0; j < c; j++)
		{
			printf("%d ", *(*(p + i) + j));
		}
		printf("\n");
	}
}
int main()
{
	int arr[3][5] = { {1,2,3,4,5}, {2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7} };
	test(arr, 3, 5);
	return 0;
}

总结：二维数组传参，形参部分可以写成数组，也可以写成指针。

四、函数指针变量

4.1 函数指针变量的创建

通过类比关系，不难理解函数指针。它应该是存放指针地址的，可以通过函数地址调用函数的。

那函数指针到底是不是这样的呢？我们来做个测试：

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

运行结果如下：

我们确实打印出来了地址，所以函数确实是有地址的，并且函数名就是地址，所以可以用&函数名的方式获得函数的地址。

我们如果想将函数的地址存放起来，也非常简单，这就用到了函数指针变量，写法其实和数组指针的写法非常类似：

void test()
{
	printf("hehe\n");
}
void (*pf1)() = &test;
void (*pf2)() = test;
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int(*pf3)(int, int) = Add;
int(*pf3)(int x, int y) = &Add;//x和y写上或者省略都是可以的

就是后面的改成参数了而已，非常简单。

函数指针类型详解：

int (*pf3) (int x, int y)
 |     |    ------------ 
 |     |         |
 |     |         pf3指向函数的参数类型和个数的交代
 |     函数指针变量名
 pf3指向函数的返回类型

int (*) (int x, int y) //pf3函数指针变量的类型

4.2 函数指针的使用

通过函数指针调用指针指向的函数。

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int(*pf3)(int, int) = Add;

	printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));
	printf("%d\n", pf3(3, 5));
	return 0;
}

运行结果：

 

我们发现，写(*pf3)(2,3)，或者pf3(3,5)都可以。

4.3 两段有意思的代码

代码1

 (*(void (*)())0)();
//首先void(*)()    --这是指针变量
//( void(*)() )0    --强制类型转换
//这就意味着我们假设0地址这个位置放着无参，返回类型为void的函数

代码2

void (*signal(int , void(*)(int)))(int);
//void(* signal（int，void(*)(int)）)(int);
//声明了一个函数，signal(int,void(*)(int))
//它有两个参数，一个是int，一个是函数地址
//把signal的地址放进了void类型的函数指针，参数为int

这两段代码均出自于《C陷阱与缺陷这本书》。

4.3.1 typedef关键字

我们好久没讲关键字了，今天就新认识一个，叫typedef。它是用来干什么的呢？用来给类型重命名的，可以将复杂的类型简单化。

举个栗子：比如说你觉得unsigned int 写起来不方便，你想给它改成uint，代码如下：

typedef unsigned int uint;
//将unsigned int 重命名为uint

如果是指针类型，能否重命名呢？当然可以，比如将int*改成ptr_r：

typedef int* ptr_t;

但是对于数组指针和函数指针，稍微有点不同。

比如我们要将int(*arr)[5]改写成parr_t，我们就需要这么改：

typedef int(*parr_t)[5]; //新的类型名必须在*的右边

同理，函数指针也是这样，比如我们将void(*)(int)改成pf_t，就要这么写：

 typedef void(*pfun_t)(int);//新的类型名必须在*的右边

练练手，如果我们将刚刚的代码2进行简化，我们可以这么写：

typedef void(*pfun_t)(int);
pfun_t signal(int, pfun_t);

五、函数指针数组

数组是一个存放相同类型数据的存储空间，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*

如果我们想把函数的地址都存储到一个数组中，那这个数组就叫函数指针数组，它是怎么定义的呢？

int (*parr1[3])();
int *parr2[3]();
int (*)() parr3[3];

答案是parr1，

parr1先和[3]结合，说明其是数组，然后数组的内容是什么呢？是int(*)( )类型的函数指针。

六、转移表

讲完了函数指针数组，我们来说一个听起来比较牛逼的东西——转移表。 虽然听起来很牛逼，但是它的本质就是我们刚刚学过的函数指针数组。

举个栗子，假如我们现在要写一个计算器的小程序，正常我们会这么写：

#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(" 0:exit \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;
}

很好想，但是这么写稍微有点冗余了（就是switch里有许多重复或者相似的代码片段）。

而我们学完了函数指针数组，我们就可以这么写，我们把加减乘除的函数都装到数组里，代码如下：

#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
	do
	{
		printf("*************************\n");
		printf(" 1:add 2:sub \n");
		printf(" 3:mul 4:div \n");
		printf(" 0:exit \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);
			printf("ret = %d\n", ret);
		}
		else if (input == 0)
		{
			printf("退出计算器\n");
		}
		else
		{
			printf("输⼊有误\n");
		}
	} while (input);
	return 0;
}

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