指针的应用练习（数组与指针的关系）

news2024/9/25 13:26:14

如果对指针不是那么熟悉，我这里有几篇指针相关入门，不知道能不能帮助到你

http://t.csdn.cn/BbVwT

http://t.csdn.cn/eqBng

http://t.csdn.cn/hwNXp

看完后，检测一下这两段代码是否能透彻理解

（1）

#include<stdio.h>
int main()
{
int a=100;
int *p;
p=&a;
printf("%d",*p);
}

其输出为100

（2）

int a = 100;
int   *p1 = &a;  // 一级指针，指向普通变量
int  **p2 = &p1; // 二级指针，指向一级指针
int ***p3 = &p2; // 三级指针，指向二级指针
  • 如果一个指针变量 p1 存储的地址，是另一个普通变量 a 的地址，那么称 p1 为一级指针
  • 如果一个指针变量 p2 存储的地址，是指针变量 p1 的地址，那么称 p2 为二级指针
  • 如果一个指针变量 p3 存储的地址，是指针变量 p2 的地址，那么称 p3 为三级指针
  • 以此类推，p2、p3等指针被称为多级指针

一.数组与指针的表示

int a[3]; // 此处，a 代表整个数组

printf("%d\n", sizeof(a)); // 此处，a 代表整个数组

printf("%p\n", &a); // 此处，a 代表整个数组，此处为整个数组的地址

int *p = a; // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]

p = a + 1; // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]

function(a); // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]

scanf("%d\n", a); // 此处，a 代表首元素 a[0] 的地址，等价于 &a[0]

在大多情况下，指针都是指向数组的首元素，可以这么说，数组运算实际上就是指针运算。

补充：
字符串实质上是一个匿名数组，应用和数组很类似：

printf("%d\n", sizeof("abcd")); // 此处 "abcd" 代表整个数组
printf("%p\n", &"abcd");         // 此处 "abcd" 代表整个数组

printf("%c\n", "abcd"[1]);       // 此处 "abcd" 代表匿名数组的首元素地址
char *p1 = "abcd";                // 此处 "abcd" 代表匿名数组的首元素地址
char *p2 = "abcd" + 1;         // 此处 "abcd" 代表匿名数组的首元素地址

a[i] = 100;  等价于  *(a+i) = 100;

所以易得，a[i]=100,也与下面几项等价

 a[i] = 100;
*(a+i) = 100;
*(i+a) = 100;
  i[a] = 100; 

 例：

用三种等价的方法表示a[0][0]

&a[0][0]

//a[0]是首元素a[0][0]的地址

a[0]

//a[0]=*(a+0)=*(a)=*a

*a

二. 数组与指针语法

数组语法剖析

  • 任意的数组，不管有多复杂，其定义都由两部分组成。
    • 第1部分：说明元素的类型，可以是任意的类型（除了函数）
    • 第1部分：说明数组名和元素个数

int a[4];                     // 第2部分：a[4]; 第1部分：int

int b[3][4];                 // 第2部分：b[3]; 第1部分：int [4]

int c[2][3][4];             // 第2部分：c[2]; 第1部分：int [3][4]

int *d[6];                   // 第2部分：d[6]; 第1部分：int *

int (*e[7])(int, float); // 第2部分：e[7]; 第1部分：int (*)(int, float)

指针语法剖析

  • 任意的指针，不管有多复杂，其定义都由两部分组成。
    • 第1部分：指针所指向的数据类型，可以是任意的类型
    • 第2部分：指针的名字

char   (*p1);                   // 第2部分：*p1; 第1部分：char; 
char  *(*p2);                  // 第2部分：*p2; 第1部分：char *; 
char **(*p3);                 // 第2部分：*p3; 第1部分：char **; 
char   (*p4)[3];             // 第2部分：*p4; 第1部分：char [3]; 
char   (*p5)(int, float); // 第2部分：*p5; 第1部分：char (int, float); 

来一个较为复杂的

 int （*parr3[10]）[5]；//parr3是一个数组，该数组有10个元素，每个元素是一个数组指针，该数组指针指向的数组有5个元素，每个元素是int类型

分析一下

parr3[10]提出来，是一个数组，该数组有是个元素，剩下：
int（*）[5]:代表的是一个数组指针，数组指针指向的数组有5个元素，每个元素int型

 

例： 

  1. 定义一个整型数 i
  2. 定义一个指向整型数的指针 p
  3. 定义一个指向整型指针的指针 k
  4. 定义一个有 3 个整型数的数组 a
  5. 定义一个有 3 个整型指针的数组 b
  6. 定义一个指向有 3 个整型元素的数组的指针 q
  7. 定义一个指向函数的指针 r，该函数有一个整型参数并返回一个整型
  • 参考代码

1. int i;
2. int *p;
3. int **k;
4. int a[3];
5. int *b[3];
6. int (*q)[3];
7. int (*r)(int);

三.指针运算

指针p自增

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

注：这里p=a,表示让指针指向数组a的首元素1，再p++，使指针p不断自增

得到输出结果为

1 1
2 2
3 3
4 4

 *p和*（p+1） 

#include<stdio.h>
int main()
{
    int *p;
    int a[2][2] = {{1, 0}, {2, 3}};
    p= a[0];
    printf("%d, %d", *p, *(p+1));
    return 0; 
}

p指向数组的首元素a[0][0],所以*p=a[0][0]的值，*(p+1)=p[0][1]

所以输出为：1，0

重要知识点，先来看代码

将字符串中的小写字母转换为大写字母

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <ctype.h>

void upper_case(char str[])
{
    int step = 'a' - 'A';
    for(int i = 0; i<sizeof(str)/sizeof(str[0]); i++)
    {
        if(islower(str[i]))
            str[i] -= step;
    }
}
int main(void)
{
    char str[] = "abcdefghijklnmopqrstuvwxyz";
    printf("原数组：%s\n", str);
    upper_case(str);
    printf("转换后：%s\n", str);
}

这段代码有一个错误，在函数upper_case中，sizeof(str)/sizeof(str[0])的结果并不是数组长度，而是指针的大小。

这是因为数组在除了定义和sizeof语句之外，均会被视为指向其首元素的指针，因此在上述代码中， upper_case(str) 中的str是一个指针，而非数组，等价于： 

upper_case(&str[0]);

所以str永远都是指针，而非数组，所以sizeof（str）无法计算得数组大小

在这里，可以将数组长度作为额外的参数传递给函数upper_case，或者使用一个特殊的字符（如'\0'）作为数组的结束标志，然后在循环中检查该标志来确定数组的长度。 

#include <stdio.h>
#include <limits.h>
#include <ctype.h>

void upper_case(char str[])
{
    int step = 'a' - 'A';
    for(int i = 0; str[i] != '\0'; i++)
    {
        if(islower(str[i]))
            str[i] -= step;
    }
}

int main(void)
{
    char str[] = "abcdefghijklnmopqrstuvwxyz";
    printf("原数组：%s\n", str);
    upper_case(str);
    printf("转换后：%s\n", str);
    return 0;
}

四.结构体中指针的应用

struct node
{
    /* 结构体的其他成员 */
    // 成员1
    // 成员2
    // ... ...
    
    int  len;
    char data[0];
};

// 给结构体额外分配 10 个字节的内存。
struct node *p = malloc(sizeof(struct node) + 10);
p->len = 10;

// 额外分配的内存可以通过 data 来使用
p->data[0] ~ p->data[9]

五.进阶练习

（1）编写一个程序，测试当前平台的字节序

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    // 定义一个4字节的整型数据
    int a = 0x12345678;

    // 定义一个char型指针指向最低地址
    char *p = &a;

    // 将最低字节数据打印出来
    // 如果是0x78，那就代表最低地址存储了低有效位，是小端序
    // 如果是0x12，那就代表最低地址存储了高有效位，是大端序
    printf("%#x\n", *p);
}

（2）（数组下标运算、指针运算、内存操作）

注：这里的sizeof（long）是四个字节

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    long  a[4] = {1, 2, 3, 4};
    long  *p1=(long *)(&a+1);
    long  *p2=(long *)((long)a+1);
 
    printf("%lx\n", p1[-1]);
    printf("%lx\n", *p2);
    
    return 0;
}

解析：

首先，&a是整个数组的地址，因此&a+1实际上是向后偏移了16个字节，因此 p1 指向了数组边界。(引用博主@赵日天他大哥的图片)

然后输出 p1[-1] 等价于 *(p1-1)，因为 p1 是 long 型指针，因此 p1-1 就向前偏移 sizeof(long) 个字节，也就是指向了 a[3]，即4。

其次，(long)a+1 是一个纯整数运算（因为a被强转为long了），因此 long型指针p2 就指向了long型数据 a[0] 的第二个字节

最后打印 *p2 时，由于 p2 是一个 long 型指针，系统会从 a[0] 的第二个字节开始，取出 sizeof(long) 个字节出来作为 long 型数据来解释，因此最后输出的结果是 a[0] 的高位三字节和 a[1] 低位一字节的数据

 a[0]的第二个字节开始，往后数四个字节，就是a[0] 的高位三字节和 a[1] 低位一字节的数据

（3）声明一个二维 int 型数组 a，再声明另一个一维数组指针数组 b，使该数组 b 的每一个指针分别指向二维数组 a 中的每一个元素(即每一个一维数组)，然后利用数组 b 计算数组 a 的和。

注：“指针数组”指的是装了很多指针的数组，“数组指针”指的是指向数组的指针，“数组指针数组”指的是装了很多数组指针的数组。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
	int (*b[2])[3];
    1. *b[2]//数组b有两个元素,每个元素都是一个指针，与int (*b)[2]进行区别，这里是包含两个整形元素的指针
    2. int (*b[2])[3]//该数组是包含两个指针的数组,每个指针指向3个int类型元素   

	b[0] = &a[0];//第一个指针指向a[0]的地址
	b[1] = &a[1];//第二个指针指向a[1]的地址

	int i, j, sum=0;//初始化sum
	for(i=0; i<2; ++i)
	{
		for(j=0; j<3; ++j)
		{
			sum += (*b[i])[j];//作和
		}
	}

	printf("sum: %d\n", sum);
	return 0;
}

（4）编写一个程序，去掉给定字符串中重复的字符。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void strip(char *str)
{
    if(str == NULL)
        return;

    int i, j;
    char *p = str;

    // 将所有重复的字符标记为-1
    for(i=1; str[i] != '\0'; i++)
    {
        for(j=0; j<i; j++)
        {
            if(p[j] == str[i])
            {
                str[i] = -1;
                break;
            }
        }
    }

    // 找到第一个-1的位置 redun
    // 找到紧随 redun 之后的正常字符的位置 common
    int redun = 0, common = 0;
    for(i=1; str[i] != '\0'; i++)
    {
        if(str[i] != REDUNDANT)
            continue;

        redun = i;
        while(str[i] == REDUNDANT)
            i++;

        common = i;
        break;
    }

    // 若没有重复的字符，则返回
    if(redun == 0)
        return;

    // 将所有正常字符往前移
    while(str[common] != '\0')
    {
        if(str[common] == -1)
        {
            common++;
            continue;
        }
        str[redun++] = str[common];
        str[common++] = -1;
    }
    str[redun] = '\0';
}

int main(void)
{
    // 输入待处理字符串
    char buf[64];
    fgets(buf, 64, stdin);
    //对于fgets的应用可以看
//http://t.csdn.cn/mDMBb

    strip(buf);//删除buf字符串
    printf("%s", buf);
    
    return 0;
}

strip示例

整理写作不易，其中有错误的地方，请大佬们不吝赐教！！💓💓 

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