C/C++指针之提高篇详解（二）

news2024/11/23 9:07:16

一、引言

C/C++语言中引入了指针，使得程序能够直接访问内存地址，使得很多复杂的操作变得简单，同时也提高了程序的运行效率。指针即是地址，但是地址却是通过指针变量来存储的。这就好比我们的教室，每个教室都有一个房间号，一个房间号也对应着一间教室，此处的教室就是固定的地址（指针），其地址是通过房间号（指针变量）来表示的。地址就是指针，而房间号就是指针变量。
笔者在《C/C++指针入门详解（一）》一文中给出了指针的基础知识和基本用法。详见链接：
https://blog.csdn.net/sunnyoldman001/article/details/128061186?spm=1001.2014.3001.5502
本文给出了有关指针的更多应用场景及示例，例如函数指针、文件指针、更换数据类型、双指针等等。

二、指针的应用

1.根据需要改变内存中数据的数据类型
例1：在位域中，经常会根据需要把某单一变量存储到内存中，然后根据需要将其转换为结构体类型，进而可以进行一些复杂的操作，例如提取某个或某几个比特位上的数据等。
示例代码：

#include"stdio.h" 
struct weiyu
{
	unsigned char a:5;
	unsigned char b:2;
	unsigned char c:4;
};
int main()
{
	weiyu *p;
	unsigned short val = 1521;//10111110001
	//将存储变量a的地址赋值给指针变量p，并将内存中的数据类型改换为结构体 
	p = (struct weiyu*)&val;
	printf("weiyu a = %d\n", p->a);
	printf("weiyu b = %d\n", p->b);
	printf("weiyu c = %d\n", p->c);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
说明：
本例中将低比特位0 ~ 4上的“10001”赋值为结构体成员a，因此a的值是17，将比特位5 ~ 6上的“11”赋值为结构体成员b，因此b的值是3，将比特位8 ~ 11上的“101”赋值为结构体成员c，因此c的值是5。比特位7上的“1”被舍弃。
2.文件指针
例2：打开某一文本文本，向屏幕输出该文件内容，并统计字符‘e’出现的次数。
参考代码：

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
int main()
{
	FILE *fp;//文件指针
	char ch;
	int count = 0;
	//打开文件，并用文件指针fp指向文件的首地址
	if( ( fp = fopen("file.cpp", "rt" ) ) == NULL )
	{
		printf("Cannot open file!");
		exit(1);
	}
	ch = fgetc(fp);//从文件中读取一个字符
	while( ch != EOF )
	{
		putchar(ch);//向屏幕输出读到的字符
		if( ch == 'e' )
		{
			count++;
		}
		ch = fgetc(fp);
	}
	fclose(fp);//关闭文件
	printf( "\n字母e出现的次数：%d\n", count );
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
3.双指针
指针可以用来实现函数的双向传值功能，其原理类似于在把指针作为地址（可以看成是一个教室），地址里的内容可以根据需要进行修改（教室里的学生可以更换），以实现双向传值的功能。但是地址本身是不可以更改的（你不能把教室搬家）。但是有些时候还真就是希望可以把地址搬家，那么怎么办呢？其实可以利用双指针来实现，也就是把地址放入新的地址中，类似于在一个教学楼里，在房间号已经固定的情况下，为了满足某一种需要，而重新给教室分配房间号一样，如果把教室看成地址的话，那么教学楼就是一个二级地址，用来存储教室。当把教学楼作为地址单函数参数的话，那么该地址中的内容就可以根据需要随意修改了，这其实就是双指针。
例3：利用函数参数的形式交换两个指针的地址
参考代码：

#include"stdio.h"
#include"malloc.h"
void swap( int **p,int **q ); 
int main()
{
	int a, b, **p, **q;
	//首先给p和q分配空间，存储的是地址的地址 
	p = (int **)malloc( sizeof(int) );
	q = (int **)malloc( sizeof(int) );
	a = 1;
	b = 2;
	*p = &a;
	*q = &b;
	printf( "交换前地址：p: %x, q: %x\n", *p, *q );
	printf( "交换前的数据：p: %d, q: %d\n", **p, **q );
	swap( p, q );
	printf( "交换后地址：p: %x, q: %x\n", *p, *q );
	printf( "交换后的数据：p: %d, q: %d\n", **p, **q );
	return 0; 
}
//将p和q所指向地址中存储的地址进行交换 
void swap( int **p,int **q )
{  
	int *temp;
	temp = *p;
	*p   = *q;
    *q   = temp;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
说明：此用法比较复杂，在双指针被使用前必须要初始化。用时要慎重！！！
4.函数指针
C语言中的函数指针是指向函数的指针变量。用法类似于C++的模板。
定义函数指针的一般形式为：

类型说明符 (*函数名)(形参表) ;

此函数仅仅是一个声明，无函数体。此处的“函数名”严格来说只是一个指针，它指向了某个函数的入口地址。
例4：利用函数指针实现求两个整数的最大值、最小值、和。
参考的代码：

#include"stdio.h" 
int max( int a, int b );
int min( int a, int b );
int sum( int a, int b );
int (*f)(int a, int b);
int main()
{
	int a = 1, b = 2;
	f = max;
	int c = (*f)( a, b );
	printf( "%2d 和 %2d 的最大值： %2d\n", a, b, c );

	f = min;
	c = (*f)( a, b );
	printf( "%2d 和 %2d 的最小值： %2d\n", a, b, c );
	
	f = sum;
	c = (*f)( a, b );
	printf( "%2d 和 %2d 的和：     %2d\n", a, b, c );
	return 0;
}

int max( int a, int b )
{  
    return a > b ? a : b;  
}
int min( int a, int b )
{  
    return a > b ? b : a;  
}
int sum( int a, int b )
{
	return a + b;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
5.指针数组
指针数组是指数组中的元素都是指针变量，即数组的元素都是地址。常用于字符串数组的操作。
指针数组的定义如下：

类型说明符 *指针变量名[长度];

例5：给定5个字符串，然后统计字符串的最大长度。
参考代码：

#include"stdio.h" 
#include"string.h"
#define N 5
int main()
{
	int i, length, len;
	char *str[N] = { "C/C++", "computer", "programming", "pragma", "once" };
	char *maxLenStr;
	length = 0;
	for( i=0; i<N; i++ )
	{
		if( ( len = strlen( str[i] ) ) > length )
		{
			length = len;
			maxLenStr = str[i];
		}
	}
	printf( "最长字符串是：%s, 其长度为：%d\n", maxLenStr, length );
	return 0;
}