【C语言】基础语法5:数组和指针

news2024/11/23 23:19:26

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  上一节讲了C语言基础中的函数和递归,接下来让我们来一起学习C语言中的数组和指针
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作者介绍

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  • 📑 数组和指针
  • 📑 1. 数组
    • 🏷️ 1.1 数组的定义
    • 🏷️ 1.2 数组的使用方法
    • 🏷️ 1.3 数组的初始化
    • 🏷️ 1.4 数组的遍历
    • 🏷️ 1.5 数组的常见问题
  • 📑 2. 指针
    • 🏷️ 2.1 指针的定义
    • 🏷️ 2.2 指针的使用方法
    • 🏷️ 2.3 指针的运算
    • 🏷️ 2.4 指针的关系操作
    • 🏷️ 2.5 指针地址的转换
    • 🏷️ 2.6 指针的应用场景
  • 📑 3. 数组指针
    • 🏷️ 3.1 数组指针的定义
    • 🏷️ 3.2 数组指针和指针数组
    • 🏷️ 3.3 数组指针的应用场景
  • 📑 4. 多维数组
    • 🏷️ 4.1 二维数组的定义
    • 🏷️ 4.2 二维数组的使用方法
    • 🏷️ 4.3 二维数组的初始化
    • 🏷️ 4.4 多维数组的定义和使用
  • 📑 5. 数组和指针在函数中的应用
    • 🏷️ 5.1 数组作为函数的参数
    • 🏷️ 5.2 指针作为函数的参数
    • 🏷️ 5.3 数组指针作为函数的参数
    • 🏷️ 5.4 函数返回指针
  • 📑 6. 数组和指针的高级应用
    • 🏷️ 6.1 动态内存分配
    • 🏷️ 6.2 指向函数的指针
    • 🏷️ 6.3 结构体和指针数组的结合使用
    • 🏷️ 6.4 指令和指针的安全使用
  • ⚠️ 注意事项
    • 🎀小结


📑 数组和指针

  • C语言中数组指针的使用是任何一个程序员必须掌握的基础知识。数组作为一种常用的数据结构,可以用于存储一系列同一类型的数据指针则是C语言中的重要概念之一,它指向一个内存地址,可以用于数据的传递和操作

📑 1. 数组


🏷️ 1.1 数组的定义

  • 在C语言中,数组可以定义为一组相同类型的数据元素的集合。数组中的每个元素都可以通过一个下标访问,下标从0开始计数。数组的定义方式如下:
数据类型 数组名[数组长度];

例如,定义一个长度为10的int类型数组:

int arr[10];

🏷️ 1.2 数组的使用方法

数组的元素可以通过下标来访问,例如:

arr[0] = 1;

上述语句将数组arr的第一个元素赋值为1。数组的元素也可以通过循环来遍历

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    arr[i] = i;
}

上述语句将数组arr的元素依次赋值为0~9


🏷️ 1.3 数组的初始化

在定义数组时,可以直接初始化数组元素的值

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

上述语句定义了一个长度为5的int类型数组,并将其元素依次初始化为1~5。


🏷️ 1.4 数组的遍历

数组的遍历可以使用for循环来实现:

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", arr[i]);
}

上述语句将数组arr的所有元素按顺序输出。


🏷️ 1.5 数组的常见问题

数组的下标越界是C语言中常见的问题,使用数组时一定要确保下标不超出数组的范围。另外,数组在作为函数参数传递时会自动转换为指针,这也是需要注意的地方。


📑 2. 指针


🏷️ 2.1 指针的定义

指针是一个存储变量地址的变量。指针的定义方式如下:

数据类型 *指针变量名;

例如,定义一个int类型的指针变量:

int *ptr;

🏷️ 2.2 指针的使用方法

指针可以用于访问修改变量的值,例如:

int a = 10;
int *ptr = &a;
*ptr = 20;

上述语句将变量a的值修改为20。指针也可以通过循环来遍历数组

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", *(ptr+i));
}

上述语句将数组arr的所有元素按顺序输出。


🏷️ 2.3 指针的运算

指针也可以进行加减运算,例如:

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;
printf("%d\n", *(ptr+3));   //输出4

指针也可以自增自减,例如:

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;
ptr++;  //指向arr[1]

🏷️ 2.4 指针的关系操作

指针也可以进行关系运算,例如:

int a = 10;
int b = 20;
int *pa = &a;
int *pb = &b;
if (pa < pb) {
    printf("pa < pb\n");
}
else {
    printf("pa >= pb\n");
}

上述语句将输出"pa < pb",因为指针pa指向的变量a在内存中的地址小于指针pb指向的变量b在内存中的地址。(运行结果可能会不同)


🏷️ 2.5 指针地址的转换

指针地址可以通过强制类型转换变为不同数据类型的指针,例如:

int a = 10;
float *ptr = (float *)&a;
*ptr = 10.5;
printf("%.2f\n", (float)a);

上述语句将输出"10.50",因为将整型变量a的地址强制转换为float型指针后,可以将其看作一个浮点数变量。(运行结果可能会不同)


🏷️ 2.6 指针的应用场景

指针可以用于数据结构动态内存分配等场景中,例如链表等数据结构;以及malloc()free()函数进行动态内存分配等。


📑 3. 数组指针


🏷️ 3.1 数组指针的定义

数组指针指向数组的指针。数组指针的定义方式如下:

数据类型 (*数组指针变量名)[数组长度];

例如,定义一个指向int类型数组的指针:

int arr[5];
int (*ptr)[5] = &arr;

🏷️ 3.2 数组指针和指针数组

数组指针指针数组是两个不同的概念。指针数组是一个数组,其中每个元素都是一个指针。而数组指针一个指向数组的指针

例如,定义一个指针数组和一个数组指针:

int a = 1, b = 2, c = 3;
int *arr[] = {&a, &b, &c};   //指针数组
int arr1[3] = {1, 2, 3};
int (*ptr)[3] = &arr1;   //数组指针

🏷️ 3.3 数组指针的应用场景

数组指针可以用于多维数组访问传递,例如:

int arr[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
int (*ptr)[3] = arr;
for (int i = 0; i < 2; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
        printf("%d ", *(*(ptr+i)+j));
    }
    printf("\n");
}

上述语句将多维数组arr的所有元素按顺序输出。


📑 4. 多维数组


🏷️ 4.1 二维数组的定义

在C语言中,可以定义多维数组。二维数组是最常见的多维数组。定义一个二维数组的方式如下:

数据类型 数组名[行数][列数];

例如,定义一个3行4列的int类型二维数组:

int arr[3][4];

🏷️ 4.2 二维数组的使用方法

二维数组的元素可以通过索引访问,例如:

int arr[3][4];
arr[0][1] = 1;

上述语句将二维数组arr的第一行第二列的元素赋值为1。


🏷️ 4.3 二维数组的初始化

在定义二维数组时,可以直接初始化数组元素的值

int arr[3][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}};

上述语句定义了一个3行4列的int类型二维数组,并将其元素依次初始化为1~12。


🏷️ 4.4 多维数组的定义和使用

类似地,C语言中还可以定义三维及以上的多维数组,例如:

int arr[2][3][4];
arr[0][1][2] = 1;

上述语句定义了一个2x3x4的int类型的三维数组,并将其第一块的第二行第三列的元素赋值为1。


📑 5. 数组和指针在函数中的应用


🏷️ 5.1 数组作为函数的参数

在函数中,数组可以作为参数传递。定义一个接受数组作为参数的函数的方式如下:

void func(int arr[], int len);

其中,arr是一个int类型的数组,len是数组的长度。


🏷️ 5.2 指针作为函数的参数

指针也可以作为参数传递

void func(int *ptr, int len);

其中,ptr是一个int类型的指针,len是数组的长度。


🏷️ 5.3 数组指针作为函数的参数

数组指针也可以作为参数传递

void func(int (*ptr)[5], int len);

其中,ptr是一个指向int类型数组的指针,len是数组的长度。


🏷️ 5.4 函数返回指针

函数也可以返回指针,例如:

int *func();

上述函数定义了一个返回int类型指针的函数。


📑 6. 数组和指针的高级应用


🏷️ 6.1 动态内存分配

动态内存分配可以通过malloc()函数实现:

int *ptr = malloc(10 * sizeof(int));

上述语句定义了一个长度为10的int类型的动态数组。


🏷️ 6.2 指向函数的指针

指向函数的指针可以通过以下方式定义:

int (*func)();

上述语句定义了一个指向返回int类型的函数的指针。


🏷️ 6.3 结构体和指针数组的结合使用

结构体指针数组可以结合使用来表示复杂的数据结构,并通过指针来进行操作,例如:

struct student {
    char name[20];
    int age;
};
struct student stu_arr[3] = {{"Tom", 18}, {"Jack", 19}, {"Lucy", 20}};
struct student *ptr_arr[3];
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    ptr_arr[i] = &stu_arr[i];
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    printf("%s %d\n", ptr_arr[i]->name, ptr_arr[i]->age);
}

上述语句定义了一个结构体数组,然后将每个元素的地址保存到一个指针数组中,并对每个结构体进行操作。


🏷️ 6.4 指令和指针的安全使用

为了防止指针访问非法内存地址,通过检查指针的值或使用NULL来进行指针的安全使用,例如:

int *ptr = NULL;
if (ptr != NULL) {
    *ptr = 1;
}

上述语句判断指针ptr是否为NULL,如果不是,则进行赋值操作。


⚠️ 注意事项

  • 使用数组时,一定要确保下标不超出数组的范围,否则会出现程序崩溃、数据错误等问题。

  • 使用指针时,一定要确保指针不是空指针,否则会出现程序崩溃的问题,可以使用空指针常量NULL进行判断。

  • 定义指针变量时,一定要对其进行初始化,否则可能指向非法地址,导致程序崩溃。

  • 指针使用完成后,应该及时将其置空,避免误用导致程序出现问题。

  • 数组在作为函数参数传递时会自动转换为指针,此时需要注意指针和数组的区别。

  • 使用malloc()等动态内存分配函数时,一定要释放已分配的内存,避免内存泄漏。

  • 指针类型转换时需要注意数据类型的匹配,否则会出现数据错误。

  • 处理多级指针时,需要注意指针的级别,如二级指针需要使用二级指针变量来存储和传递指针的地址。

对于数组指针的使用,需要掌握基本的概念和语法,同时需要注意数据类型的匹配数据访问的安全性,避免程序出现错误和安全问题。

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🎀小结

本文介绍了C语言中数组和指针的基本概念和用法,并讲解了数组指针多维数组的使用。同时,本文还介绍了数组和指针在函数中的应用,以及动态内存分配指向函数的指针结构体指针数组的结合使用等高级应用。通过本文的学习,读者可以更好地掌握C语言中数组和指针的使用,为后续的程序开发打下基础。

🔚以上就是C语言数组和指针的全部知识了~

🤗感谢大家的阅读~

📬后续还会继续更新💓,欢迎持续关注哟~📌

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