指针的奥秘（三）：数组指针+函数指针（+typedef）+函数数组指针+转移表

news2024/10/6 10:26:02

指针

  • 一.数组指针
    • 1.数组指针变量是什么？
    • 2.指针数组和数组指针区别和口诀
    • 3.数组指针变量怎么初始化
    • 4.二维数组传参的本质
  • 二.函数指针
    • 1.函数指针变量的创建
    • 2.函数指针变量的使用
    • 3.两段有趣的代码
      • 1.( *( void ( * )( ) )0 ) ( );
      • 2.void( *signle(int, void( * )(int) ) ) (int)
      • 3.typedef
  • 三.函数指针数组
    • 1.函数指针数组的用途：转移表

一.数组指针

1.数组指针变量是什么？

  之前我们学习了指针数组，指针数组是⼀种数组，数组中存放的是地址（指针）。数组指针变量是指针变量？还是数组？答案是：指针变量。

我们已经熟悉：

  • 整形指针变量： int * pi; 存放的是整形变量的地址，能够指向整形数据的指针。
  • 浮点型指针变量： float * pf; 存放浮点型变量的地址，能够指向浮点型数据的指针。
  • 那数组指针变量应该是：存放的应该是数组的地址，能够指向数组的指针变量。

2.指针数组和数组指针区别和口诀

思考：数组指针和指针数组该如何写。

int *p1[10];//指针数组

解释：p1先和 [10] 结合，说明p1是一个数组，且数组中有10个元素，元素的类型是整形指针（int*）。所以p2是一个数组，数组元素为指针，叫指针数组。

int (*p2)[10];//数组指针

解释：p2先和 * 结合，说明p2是⼀个指针变量，然后指针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。

这里我总结了一个口诀：

  • 指针数组是数组，数组元素是指针
  • 数组指针是指针，指针指向是数组

3.数组指针变量怎么初始化

  数组指针变量是用来存放数组地址的，那怎么获得数组的地址呢？就是我们之前学习的&数组名。如果要存放个数组的地址，就得存放在数组指针变量中，如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int(*p)[10] = &arr;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
我们调试也能看到 &arr 和 p 的类型是完全⼀致的。

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

4.二维数组传参的本质

  我们前面学了：一维数组传参，为了避免额外开辟数组，只需传入数组首元素的地址即可，通过地址可以找到之后的元素。

过去我们有⼀个⼆维数组的需要传参给⼀个函数的时候，我们是这样写的：

#include <stdio.h>
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;
}

这里实参是⼆维数组，形参也写成⼆维数组的形式，那还有什么其他的写法吗？

重点：

  • 二维数组在内存中是连续存储的。
  • 二维数组可以理解为一维数组的数组，二维数组的每一行可以看作是一个一维数组。
  • 二维数组名也是首元素的地址，这里的首元素是指第一行数组，传过去的是第一行这个一维数组的地址，也就是arr[0]的地址。
  • 第一行的⼀维数组的类型就是 int [5] ，所以第一行的地址的类型就是数组指针类型 int(*)[5] 。

⼆维数组传参，形参的部分可以写成数组，也可以写成指针形式，如下：

#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));//等价于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;
}
  1. p：数组首元素的地址，也就是一维数组arr[0]的地址。
  2. p+i：跳过 i 个 int[5] 这样的数组（p的类型是数组指针），指向arr[i]，p+i 就是一维数组 arr[i] 的地址。
  3. *(p+i)：访问一维数组arr[i]，等价于一维数组arr[i]，而 arr[i] 是数组名，又是数组首元素的地址，也就是 arr[i][0] 的地址。
  4. *(p + i) + j：由于 *(p+i)是 arr[i][0] 的地址，所以 +j 跳过 j 个整形（指向整形），也就是 arr[i][j] 的地址。
  5. *( *(p + i) + j)：由于 *(p + i) + j 是 arr[i][j] 的地址，进行解引用操作，就是找到 arr[i][j]。
  6. 最终：*( *(p + i) + j) 等价于 arr[i][j]。

如图：
在这里插入图片描述
了解清楚⼆维数组在内存中的布局，有利于我们后期使用指针来访问数组的学习。

二.函数指针

1.函数指针变量的创建

  什么是函数指针变量呢？根据前面学习整型指针，数组指针的时候，我们的类比关系，我们不难得出结论：函数指针变量应该是用来存放函数地址的，未来通过地址能够调用函数的。那么函数是否有地址呢？我们做个测试：

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

在这里插入图片描述
确实打印出来了地址，所以函数是有地址的，函数名就是函数的地址，当然也可以通过 &函数名 的方式获得函数的地址。

2.函数指针变量的使用

思考：如果我们要将函数的地址存放起来，就得创建函数指针变量咯，函数指针变量的写法其实和数组指针非常类似。如下：

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	//int a = 10;
	//int* pa = &a;//整型指针变量

	//int arr[5] = {0};
	//int (*parr)[5] = &arr;//parr 是数组指针变量
	//arr：数组首元素的地址   &arr：数组的地址
	
	//&函数名和函数名都是函数的地址，没有区别
	//printf("%p\n", &Add);
	//printf("%p\n", Add);

    //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 
	
	//int (*pf)(int,int) = &Add;//pf 函数指针变量，()不能省略
	int (*pf)(int, int) = Add;//pf 函数指针变量
	int ret1 = (*pf)(4, 5);
	int ret2 = pf(4, 5);//pf等价于Add
	printf("%d\n", ret1);
	printf("%d\n", ret2);

	int ret = Add(4, 5);
	printf("%d\n", ret);

	//int (*pf)(int x, int y) = &Add;//pf 函数指针变量
	//int (*)(int,int) 函数指针类型
	return 0;
}
  1. int (*pf)(int, int) = Add，*pf外的 () 不能省略。
  2. pf == (*pf) == Add == &Add。

函数指针类型解析：

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

3.两段有趣的代码

1.( *( void ( * )( ) )0 ) ( );

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2.void( *signle(int, void( * )(int) ) ) (int)

在这里插入图片描述

3.typedef

  typedef是同来类型重命名的，可以将复杂的类型，简单化。
比如，你觉得 unsigned int 写起来不方便，如果能写成 uint 就方便多了，那么我们可以使用：

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？其实也是可以的，比如，将 int* 重命名为 ptr_t ,这样写：

typedef int* ptr_t;

但是对于数组指针和函数指针稍微有点区别：
比如我们有数组指针类型 int(*)[5] ,需要重命名为 parr_t ，那可以这样写：

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

函数指针类型的重命名也是⼀样的，比如，将 void(*)(int) 类型重命名为 pf_t ,就可以这样写：

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

那么要简化代码2，可以这样写：

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

三.函数指针数组

数组是⼀个存放相同数据类型的存储空间，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*

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[3])();//right
int *parr2[3]();//err
int (*)() parr3[3];//err

答案是：parr1
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。

1.函数指针数组的用途：转移表

举例：计算器的⼀般实现：

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}
int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}
void menu()
{
	printf("*************************\n");
	printf("**1:add***********2:sub**\n");
	printf("**3:mul***********4:div**\n");
	printf("*********0:exit**********\n");
	printf("*************************\n");

}
int main()
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int input = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请输入：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 0:
			break;
		case 1:
			printf("请输入两个数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Add(x, y);
			printf("%d+%d=%d\n", x, y, ret);
			break;
		case 2:
			printf("请输入两个数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Sub(x, y);
			printf("%d-%d=%d\n", x, y, ret);
			break;
		case 3:
			printf("请输入两个数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Mul(x, y);
			printf("%d*%d=%d\n", x, y, ret);
			break;
		case 4:
			printf("请输入两个数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Div(x, y);
			printf("%d/%d=%d\n", x, y, ret);
			break;
		default:
			printf("输入错误，请重新输入\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

这种代码有很多冗余的部分，那有没有什么代码可以优化呢？我们发现这些函数的返回值和参数类型数目与类型都是相同的，这时我们就可以用到函数指针数组了，通过数组下标找到函数指针，可以调用不同的函数。如下代码：

#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}
int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}
void menu()
{
	printf("*************************\n");
	printf("**1:add***********2:sub**\n");
	printf("**3:mul***********4:div**\n");
	printf("*********0:exit**********\n");
	printf("*************************\n");

}
int main()
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int input = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请输入：");
		scanf("%d", &input);
		int(*arr[5])(int, int) = { 0,Add,Sub,Mul,Div };//转移表
		if (input == 0)
		{
			break;
		}
		else if (input >= 1 && input <= 4)
		{
			printf("请输入两个数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = arr[input](x, y);
			printf("ret=%d\n", ret);
		}
		else
		{
			printf("输入错误，请重新输入\n");
		}
	} while (input);
	return 0;
}

不仅仅可以实现加减乘除，还能实现按位与，或，异或，左移，右移等操作，只需在数组中追加函数地址即可，当然前提是将函数敲出来，这种就叫作转移表。

今天的内容到这就结束了，后续还有指针的奥秘（四）哦，不要走开，马上回来！！！
创作不易，如果能帮到你的话能赏个三连吗？感谢啦！！！
在这里插入图片描述

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