【C语言】——指针四：字符指针与函数指针变量

- 一、字符指针
- 二、函数指针变量
- - 2.1、函数指针变量的创建
  - 2.2、两段有趣的代码
- 三、typedef关键字
- - 3.1、typedef的使用
  - 3.2、typedef与define比较
- 四、函数指针数组

一、字符指针

在前面的学习中，我们知道有一种指针类型为字符指针： $c ha r *$ 。下面我们来介绍它的使用方法。

使用方法：

#include<stdio.h>

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

如果我们想存储字符串，可以用什么方法呢？之前我们一般都是用字符数组，那还有什么办法呢？其实，字符指针也是可以的。

使用方法：

#include<stdio.h>

int main()
{
	const char* pstr = "hello world";
	printf("%s\n", pstr);
	return 0;
}

在const char* pstr = "hello world";代码中，可能很多小伙伴以为是把整个字符串"hello world"放进字符指针 $p s t r$ 中，但其实，这里本质是把 $" h e ll o$ $w or l d "$ 的首字符 $‘ h ’$ 的地址放在指针变量 $p s t r$ 中。

至于代码printf("%s\n", pstr);指针 $p s t r$ 并不需要解引用，因为 $p r in t f$ 函数打印字符串本质是接收该字符串首元素地址，从该地址开始往后打印，直到遇到 ‘ \0 ’ 停止，解引用反而是错的。

这里，也要随便提一下，代码printf（"hello world"），同样不是把整个字符串 $" h e ll o$ $w or l d "$ 传给 $p r in t f$ 函数，其本质也是将首字符 $‘ h ’$ 的地址传给 $p r in t f$ 。 $p r in t f$ 再从给来的地址开始打印，直到遇到 ‘ \0 ’ 停下。

那字符指针与数组指针有什么区别呢？他们最大的区别就是

字符数组里的内容可以修改。
字符指针中放的是常量字符串，内容不可修改。

因此，我们可以在字符指针 $c ha r$ ＊前加上 $co n s t$ 修饰，以确保他不能被修改。

下面，我们来看一道题，进一步感受字符指针与字符数组的区别

int main()
{
	char str1[] = "hello world";
	char str2[] = "hello world";

	const char* str3 = "hello world";
	const char* str4 = "hello world";

	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;
}

输出结果：
在这里插入图片描述

为什么会这样呢？

这里，其实 $s t r 3$ 和 $s t r 4$ 指向同一个常量字符串，C/C++会把常量字符串存储到单独的一个内存空间（代码段）。

因为常量字符串无法被修改，没必要存储两份，当多个字符指针指向同一个常量字符串时，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数组就会开辟出不同的内存块。

所以 $s t r 1$ 和 $s t r 2$ 不同， $s t r 3$ 和 $s t r 4$ 相同。

二、函数指针变量

2.1、函数指针变量的创建

什么是函数指针变量呢？

在前面的学习中（【C语言】—— 指针三：参透数组传参的本质）我们了解到数组指针变量，他是用来存放数组指针地址的。同理函数指针变量应该是存放函数地址的，未来能通过他来调用函数。

那么问题来了，函数是否有地址呢？

我们来做个测试：

#include<stdio.h>

void test()
{
	printf("hello world\n");
}

int main()
{
	printf("test:   %p\n", test);
	printf("&test:  %p\n", &test);

	return 0;
}

在这里插入图片描述

可以看到，我们确实打印出了函数的地址，可见，函数是有地址的。

这里与数组有点相似，不论是直接打印数组名还是 &数组名，都能打印出地址，不同的是数组的数组名表示的是数组首元素的地址，而 &数组名表示的是整个数组的地址，他们仅仅只是在数值上相等，类型是不一样的。而对于函数来说函数名和 &函数名的效果是一模一样的。

现在我们把函数的地址取出来了，那该存放在哪呢？老办法，将地址放在指针变量。对于函数的地址，当然是放在函数指针变量中啦，而函数指针变量的写法其实和数组指针变量非常相似（详情请看【C语言】—— 指针三：参透数组传参的本质）。

如下：

void test()
{
	printf("hello world\n");
}

void (*pf1)() = &test;
void (pf2)() = test;


int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int (*pf3)(int x, int y) = Add;
int (*pf4)(int, int) = &Add;//x 和 y 写上或者省略都是可以的

注：函数指针变量中，参数类型的名字可省略，对于函数指针变量来说，重要的是参数类型和返回类型，参数名叫什么并不重要。

函数指针类型解析：

学习函数指针后，我们就可以通过函数指针来调用指针指向的函数啦

#include<stdio.h>

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int (*pf)(int, int) = Add;

	printf("%d\n", Add(1, 2));
	printf("%d\n", (*pf)(2, 3));
	printf("%d\n", pf(3, 4));
	
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

在这里 Add(1, 2);是通过函数名调用；而(*pf)(2, 3);和pf(3, 4);都是通过函数指针调用。

两种函数指针的调用效果是一样的，因此对函数指针来说，解引用可以看作是摆设。

2.2、两段有趣的代码

接下来，我们来看两段有趣的代码：

( *( void( * )( ) ) 0)( );

我们来慢慢分析

先来看 void( * )( )部分，是不是觉得很熟呢？，如果你还看不出来，那这样呢： void( *p )( )；现在认出来了吧。没错它是一个指针变量，一个变量去掉变量名是什么？是类型。没错 void( * )( )是一个函数指针类型。

那一个类型加上小括号是什么？是强制类型转换！所以（void（*）（））0即是把 0 强制类型转换成函数指针类型（原来是 $in t$ 类型），如果还不理解，我们可以这样来看（void（*）（））0x0012ff40。这样是不是清晰了许多呢？

既然将 0 强转成函数指针类型，那即意味着 0 地址处放着一个函数，该函数返回类型是 $v o i d$ ，没有参数。

接着，对位于该地址的函数进行解引用调用该函数：( * ( void( * )( ) ) 0)( )，

因为这个函数没有参数（由类型void（*）（）可知），所以后面的小括号（参数列表）不填。

整句代码的意思是：调用在地址 0 出的函数，该函数的返回类型是 $v o i d$ ，没有参数。

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

这句代码也让我们一起来分析分析

先来看里面的部分signal（int，void（*）（int））很明显，signal是函数名，而int和void（*）（int）是函数的参数类型。

那前面的*是什么意思？解引用吗？其实我们不妨顺着函数的思路往下想，一个函数有了函数名和参数类型，还差什么？是返回类型。那这个函数的返回类型是什么？剩下的部分就是返回类型。

其实，该函数的返回类型被劈开了，我们将它的函数名和参数类型拿走，剩下的就是它的返回类型void（* ）（int），如果还不清晰，我们可以写成这样来理解（接下来的写法是错误的，仅仅是为了方便理解，题目写法是正确的）void（*）（） signal （int，void（*）（int））。

所以，这一句代码是一个函数声明，函数名是signal；返回类型是void（*）（）；参数类型是int和void（*）（）。

注：以上两段代码均出自《C陷阱和缺陷》。

三、typedef关键字

3.1、typedef的使用

typedef 是用来类型重命名的，可以将复杂的类型简单化。

比如，如果觉得unsigned int写起来不方便，我们可以写成uint就方便多了，那我们可以这样写

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

我们之前简单提到的结构体类型（详情请看【C语言】——详解操作符（下）），觉得每次都要加 $s t r u c t$ 太麻烦了，那我们可以通过 $t y p e d e f$ 将其重命名。

typedef struct student
{
	char name[20];
	int age;
}student;
//将结构体类型struct student重命名为student

那如果是指针类型，可不可以通过 $t y p e d e f$ 来重命名呢？答案是肯定的。比如，将int*重命名成ptr_t，我们可以这样写:

typedef int* ptr_t;

但对于函数指针和数组指针稍微有点区别。区别在哪呢？新的类型名的位置不同。

比如我们将数组指针类型int（*）[10]重命名为parr_t，我们可以这么写：

typedef int(*parr_t)[5];

同样，函数指针变量的重命名也是一样的，比如将void（*）（int）重命名为pf_t，可以这样写：

typedef char(*pf_t)(int, int);

那么现在，我们就可以用 $t y p e d e f$ 将代码void (*signal(int, void(*)(int)))(int);简化

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

3.2、typedef与define比较

想了解 $t y p e d e f$ 与 $d e f in e$ 的区别，我们先来一组比较：

typedef int* ptr_t;
#define PTR_T int*

ptr_t p1, p2;
PTR_T p3, p4;

他们有什么区别呢？

p1和p2都是指针变量。
而p3是指针变量，p4是整形变量。

为什么会这样呢？

对于ptr_t，他是通过 $t y p e d e f$ 来修饰的， $t y p e d e f$ 的作用就是重命名，因此pyr_t就是int*，他们是画等号的。

而对于PTR_T，他是通过 $d e f in e$ 修饰的，PTR_T仅仅是替换int*。int* p3、p4;中， *给了 p3， p3 是指针变量，而p4只剩int了，是整形变量。

四、函数指针数组

数组是一个存放相同类型数据的存储空间，之前，我们已经学过了指针数组（详情请看【C语言】—— 指针二：初识指针（下））

int* arr[10];
//数组的每个元素是int*

那要把一个函数的地址放在数组中，这个数组就叫函数指针数组，那函数指针数组该怎么定义呢？

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

答案是： $p a rr 1$

parr1先和[]结合，表示一个parr1是一个数组，那数组中的元素类型是什么呢？是int（*）（）类型的函数指针。

那么函数指针数组有什么用呢？别急，敬请收看下一章：【C语言】——指针五：转移表与回调函数。

好啦，本期关于字符指针和函数指针就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助，同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在C语言的学习路上一起进步！