【C语言】指针的进阶2

news2024/10/5 18:30:21

指针进阶

  • 函数指针数组
  • 指向函数指针数组的指针
  • 回调函数
  • 指针和数组经典题目的解析

函数指针数组

数组是一个存放相同类型数据的存储空间，那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。那下面哪一个是函数指针数组呢？

int (*parr1[10])();
int* parr2[10]();
int (*)() parr3[10];

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。
函数指针数组的用途：转移表。
请看下面的一个简单计算器的实例：

int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
	return a / b;
}
int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	do
	{
		printf("========================\n");
		printf(" 1:add     2:sub \n");
		printf(" 3:mul     4:div \n");
		printf("========================\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("请输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = add(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("请输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = sub(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("请输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = mul(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("请输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = div(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出程序\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

那么用函数指针数组怎么实现呢？请看下面的代码：

int add(int a, int b)
{
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
	return a * b;
}
int div(int a, int b)
{
	return a / b;
}
int main()
{
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	//函数指针数组
	int(*p[5])(int x, int y) = { NULL, add, sub, mul, div }; //转移表
	while (input)
	{
		printf("======================\n");
		printf(" 1:add    2:sub \n");
		printf(" 3:mul    4:div \n");
		printf("======================\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		if ((input <= 4 && input >= 1))
		{
			printf("请输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = (*p[input])(x, y);
		}
		else
			printf("输入有误\n");
		printf("ret = %d\n", ret);
	}
	return 0;
}

指向函数指针数组的指针

指向函数指针数组的指针是一个 指针 指针指向一个 数组 ，数组的元素都是 函数指针 。我们来看下面的代码：

	int (*pf)(int, int);//函数指针
	int (*pfArr[5])(int, int);//函数指针数组
	//&pfArr函数指针数组的地址，p就是指向函数指针数组的指针
	int (*(*p)[5])(int, int) = &pfArr;

解析：p先和 * 结合说明是一个指针，之后与[]结合，说明是一个数组指针，再与*结合说明用一个指针指向了数组指针，之后又指向了一个函数的地址，该函数有两个int类型参数，返回值是int。

总而言之，指向函数指针数组的指针就是在函数指针数组的基础上，再加一个 * 表示一个指针去指向它。

回调函数

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进行响应。
在这里插入图片描述
首先演示一下qsort函数的使用：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

#include <stdlib.h>//qsort需要引入头文件
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
	return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}
int main()
{
	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int i = 0;
	qsort(arr, sz, sizeof (int), int_cmp);
	for (i = 0; i< sz; i++)
	{
		printf( "%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

使用回调函数，模拟实现qsort（采用冒泡的方式）

int int_cmp(const void* p1, const void* p2)
{
	return (*(int*)p1 - *(int*)p2);
}
void swap(void* p1, void* p2, int size)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < size; i++)
	{
		char tmp = *((char*)p1 + i);
		*((char*)p1 + i) = *((char*)p2 + i);
		*((char*)p2 + i) = tmp;
	}
}
void bubble(void* base, int count, int size, int(*cmp)(void*, void*))
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < count - 1; i++)
	{
		for (j = 0; j < count - i - 1; j++)
		{
			if (cmp((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size) > 0)
			{
				swap((char*)base + j * size, (char*)base + (j + 1) * size, size);
			}
		}
	}
}
int main()
{
	int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	//char *arr[] = {"aaaa","dddd","cccc","bbbb"};
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble(arr, sz, sizeof(int), int_cmp);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	return 0;
}

void* 的指针是无具体类型的指针，它可以接收任意类型的地址，这种类型的指针是不能直接进行解引用操作，也不能直接进行指针运算。

测试qsort排序结构体数据

struct Stu
{
	char name[10];
	int age;
};
//按年龄排序
int cmp_stu_age(const void* p1, const void* p2)
{
	return ((struct Stu*)p1)->age - ((struct Stu*)p2)->age;
}
//按姓名排序
int cmp_stu_name(const void* p1, const void* p2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)p1)->name, ((struct Stu*)p2)->name);
}
int main()
{
	struct Stu arr[] = { {"zhangsan", 17}, {"lisi", 18},{"wangwu", 15} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); 
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_age);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++) 
	{
		printf("%d\n", arr[i].age);
	}
	return 0;
}

指针和数组经典题目的解析

数组名是数组首元素的地址但有两个例外：
1.sizeof(数组名)，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节。
2.&数组名，这里的数组名表示的是整个数组，取出的是整个数组的地址。
请看下面的题目：

//一维数组
int a[] = {1,2,3,4};
printf("%d\n",sizeof(a));//4*4=16字节
printf("%d\n",sizeof(a+0));//数组名a是数组首元素地址，a+0还是首地址，地址大小为4/8字节
printf("%d\n",sizeof(*a));//数组名a是数组首元素地址，*a就是首元素，大小为4字节
printf("%d\n",sizeof(a+1));//数组名a是数组首元素地址，a+1就是第二个元素的地址，大小为4/8字节
printf("%d\n",sizeof(a[1]));//数组第二个元素，大小为4字节
printf("%d\n",sizeof(&a));//&a是数组的地址，数组的地址也是地址大小为4/8字节
printf("%d\n",sizeof(*&a));//*和&相互抵消，所以*&a相当于a，所以大小为16个字节
printf("%d\n",sizeof(&a+1));//&a是整个数组的地址，&a+1就是跳过整个数组，但结果任然是一个地址，大小为4/8字节
printf("%d\n",sizeof(&a[0]));//表示首元素地址，大小为4/8个字节
printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));//表示第二个元素的地址，大小为4/8个字节

//字符数组
char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
printf("%d\n", sizeof(arr));//arr表示整个数组，计算的是整个数组的大小，总共6个字节
printf("%d\n", sizeof(arr+0));//arr表示数组首元素的地址，arr+0还是数组首元素的地址，是地址就是4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(*arr));//arr表示数组首元素的地址,*arr就是首元素，大小1个字节
printf("%d\n", sizeof(arr[1]));//arr[1]就是数组第二个元素，大小是1个字节
printf("%d\n", sizeof(&arr));//&arr是数组的地址，但是数组的地址也是地址，是地址就是4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(&arr+1));//&arr + 1是跳过整个数组后的地址，是地址就是4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));//表示第二个元素的地址，是4/8个字节

printf("%d\n", strlen(arr));//因为字符数组arr中没有\0，所以在求字符串长度的时候，会一直往后找直到找到\0，所以结果就是随机值
printf("%d\n", strlen(arr+0));//arr + 0是首元素的地址，和第一个一样，也是随机值
printf("%d\n", strlen(*arr));//error
//strlen函数参数的部分需要传一个地址，当我们传递的是'a'时，'a'的ASCII码值是97，那就是将97作为地址传参，就会从97这个地址开始统计字符串长度，这就非法访问内存了
printf("%d\n", strlen(arr[1]));//error 原因同上
printf("%d\n", strlen(&arr));//&arr是数组的地址,数组的地址和数组首元素的地址，值是一样的，那么传递给strlen函数后，依然是从数组的第一个元素的位置开始往后统计
printf("%d\n", strlen(&arr+1));//原因同上也是随机值
printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));//&arr[0] + 1是第二个元素的地址。结果也是随机值

char arr[] = "abcdef";//等价于[a b c d e f \0]
printf("%d\n", sizeof(arr));//7个字节
printf("%d\n", sizeof(arr+0));//arr + 0是首元素的地址，大小1个字节
printf("%d\n", sizeof(*arr));//*arr其实就是首元素,大小1个字节
printf("%d\n", sizeof(arr[1]));//arr[1]是第二个元素，大小1个字节
printf("%d\n", sizeof(&arr));//&arr是数组的地址，是地址就是4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(&arr+1));//&arr + 1是跳过一个数组的地址，结果仍然是地址大小为4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));//&arr[0] + 1是第二个元素的地址 大小为4/8个字节

printf("%d\n", strlen(arr));//6
printf("%d\n", strlen(arr+0));//6
printf("%d\n", strlen(*arr));//error
printf("%d\n", strlen(arr[1]));//error
printf("%d\n", strlen(&arr));//6
printf("%d\n", strlen(&arr+1));//跳过整个数组向后数，后面是未知的所以结果是随机值
printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));//从第二个元素往后数，长度为5

char* p = "abcdef";
printf("%d\n", sizeof(p));//p是一个指针变量大小就是4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(p+1));//p+1是'b'的地址，是地址大小就是4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(*p));//*p 就是'a'，大小就是1个字节
printf("%d\n", sizeof(p[0]));//p[0]--> *(p+0) --> *p 大小1个字节
printf("%d\n", sizeof(&p));//&p --> char** 大小4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(&p+1));//直接跳到字符串后面的，实际还是地址，大小4/8个字节
printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));//&p[0] + 1得到是'b'的地址，大小4/8个字节

printf("%d\n", strlen(p));//6
printf("%d\n", strlen(p+1));//5
printf("%d\n", strlen(*p));//error
printf("%d\n", strlen(p[0]));//error
printf("%d\n", strlen(&p));//随机值
printf("%d\n", strlen(&p+1));//随机值
printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));//5

//二维数组
int a[3][4] = {0};
printf("%d\n",sizeof(a));//3*4*4 = 48
printf("%d\n",sizeof(a[0][0]));//4
printf("%d\n",sizeof(a[0]));//a[0]是第一行这个一维数组的数组名，数组名算是单独放在sizeof内部了，计算的是整个数组的大小，大小是16个字节
printf("%d\n",sizeof(a[0]+1));//a[0]作为第一行的数组名，没有单独放在sizeo内部，没有&，a[0]表示数组首元素的地址，也就是a[0][0]的地址，所以a[0]+1是第一行第二个元素的地址，是地址就是4/8个字节
printf("%d\n",sizeof(*(a[0]+1)));//计算的是第一行第2个元素的大小，为4个字节
printf("%d\n",sizeof(a+1));//a是数组首元素的地址，是第一行的地址，a+1就是第二行的地址，是地址大小就是4/8个字节  （它的类型是int(*)[4]）
printf("%d\n",sizeof(*(a+1)));//*(a+1) --> a[1] -> sizeof(*(a+1))->sizeof(a[1]) 计算的是第二行的大小，就是16个字节
printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));//&a[0]是第一行的地址，&a[0]+1 是第二行的地址，是地址大小就是4/8个字节
printf("%d\n",sizeof(*(&a[0]+1)));//计算的是第二行的大小，16个字节
printf("%d\n",sizeof(*a));//a是数组首元素的地址，就是第一行的地址，*a 就是第一行，*a --> *(a+0) --> a[0]，大小为16个字节
printf("%d\n",sizeof(a[3]));//第三行的大小，16个字节

总结：

  1. sizeof(数组名)，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小。
  2. &数组名，这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址。
  3. 除此之外所有的数组名都表示首元素的地址。

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