我能“C“——指针进阶(上)

news2024/11/24 1:50:14

目录

指针的概念

1. 字符指针

2. 指针数组

3. 数组指针

3.1 数组指针的定义

3.2 &数组名VS数组名

3.3 数组指针的使用

4. 数组参数、指针参数  

4.1 一维数组传参

4.2 二维数组传参  

4.3 一级指针传参

4.4 二级指针传参 

 5. 函数指针

阅读两段有趣的代码：

 6. 函数指针数组（计算器的优化）

指针的概念

在此之前，我们在初阶已经了解过指针 http://t.csdn.cn/KP1CH，接下来在本章将带领大伙一起更加深入地学习指针吧！
1. 指针就是个变量，用来存放地址，地址唯一标识一块内存空间。
2. 指针的大小是固定的 4/8 个字节（ 32 位平台 /64 位平台）。
3. 指针是有类型，指针的类型决定了指针的 +- 整数的步长，指针解引用操作的时候的权限。
4. 指针的运算。
这个章节，我们继续探讨指针的进阶主题。

1. 字符指针

在指针的类型中我们知道有一种指针类型为字符指针 char* ;
一般使用 :
还有一种使用方式如下：
代码 const char* pstr = "hello world." ; 
int main()
{
   char ch = 'w';
   char *pc = &ch;
   *pc = 'w';
   return 0;
}
int main()
{
   const char* pstr = "hello world.";//这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗？
   printf("%s\n", pstr);
   return 0;
}
在这里，特别容易让同学以为是把字符串 hello world放到字符指针 pstr 里了，但是， 本质是把字符串 hello world. 首字符的地址放到了 pstr 中。
上面代码的意思是把一个常量字符串的首字符 h 的地址存放到指针变量 pstr 中。
那就有可这样的面试题：
这里最终输出的是：
这里 str3 和 str4 指向的是一个同一个常量字符串。 C/C++ 会把常量字符串存储到单独的一个内存区域，当几个指针。指向同一个字符串的时候，他们实际会指向同一块内存。但是用相同的常量字符串去初始化 不同的数组的时候就会开辟出不同的内存块。所以str1 和 str2 不同， str3 和 str相 同。 
#include <stdio.h>
int main()
{
   char str1[] = "hello world.";
   char str2[] = "hello world.";
   const char *str3 = "hello world.";
   const char *str4 = "hello world.";
   if(str1 ==str2)
printf("str1 and str2 are same\n");
   else
printf("str1 and str2 are not same\n");
     
   if(str3 ==str4)
printf("str3 and str4 are same\n");
   else
printf("str3 and str4 are not same\n");
     
   return 0;
}

2. 指针数组

什么是指针数组？指针数组是一个存放指针的数组。
这里我们再复习一下，下面指针数组是什么意思？ 
int* arr1[10]; //整形指针的数组
char *arr2[4]; //一级字符指针的数组
char **arr3[5];//二级字符指针的数组

3. 数组指针

3.1 数组指针的定义

数组指针是指针？还是数组？
答案是：指针。
我们已经熟悉：
整形指针： int * pint ; 能够指向整形数据的指针。
浮点型指针： float * pf ; 能够指向浮点型数据的指针。
那数组指针应该是：能够指向数组的指针。
下面代码哪个是数组指针？ 
int *p1[10];
int (*p2)[10];
//p1, p2分别是什么？
解释：
int ( * p )[ 10 ];
// 解释： p 先和 * 结合，说明 p 是一个指针变量，然后指着指向的是一个大小为 10 个整型的数组。所以 p 是一个 指针，指向一个数组，叫数组指针。
// 这里要注意： [] 的优先级要高于 * 号的，所以必须加上（）来保证 p 先和 * 结合。

3.2 &数组名VS数组名

对于下面的数组： 
int arr[10];
arr 和 &arr 分别是啥？
我们知道 arr 是数组名，数组名表示数组首元素的地址。 那&arr 数组名到底是啥？

 //数组名绝大部分情况下是数组首元素的地址，但是有两个例外：

1.sizeof(数组名) - sizeof内部单独放一个数组名的时候，数组名表示整个数组，计算得到的是数组的大小。

2.&arr - 这里的数组名表示整个数组，取出的是地址，从地址值的角度来讲和数组首元素的地址是一样的，但是意义不一样。

我们看一段代码： 
#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    printf("%p\n", arr);
    printf("%p\n", &arr);
    return 0;
}

运行结果：

可见数组名和 & 数组名打印的地址是一样的。
难道两个是一样的吗？
我们再看一段代码： 
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
printf("arr = %p\n", arr);
printf("&arr= %p\n", &arr);
printf("arr+1 = %p\n", arr+1);
printf("&arr+1= %p\n", &arr+1);
return 0;
}

根据上面的代码我们发现，其实 &arr 和 arr ，虽然值是一样的，但是意义应该不一样的。
实际上： &arr 表示的是 数组的地址 ，而不是数组首元素的地址。（细细体会一下）
本例中 &arr 的类型是： int(*)[10] ，是一种数组指针类型
数组的地址 +1 ，跳过整个数组的大小，所以 &arr+1 相对于 &arr 的差值是 40.

 判断：

3.3 数组指针的使用

那数组指针是怎么使用的呢？

既然数组指针指向的是数组，那数组指针中存放的应该是数组的地址。

看代码： 
#include <stdio.h>
int main()
{
   int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
   int (*p)[10] = &arr;//把数组arr的地址赋值给数组指针变量p
   //但是我们一般很少这样写代码
   return 0;
}

#include <stdio.h>
void print_arr1(int arr[3][5], int row, int col)
{
   int i = 0;
   for(i=0; i<row; i++)
  {
       for(int j=0; j<col; j++)
      {
           printf("%d ", arr[i][j]);
      }
 printf("\n");
  }
}
void print_arr2(int (*arr)[5], int row, int col)
{
   int i = 0;
   for(int i=0; i<row; i++)
  {
       for(j=0; j<col; j++)
      {
           printf("%d ", arr[i][j]);
      }
       printf("\n");
  }
}
int main()
{
   int arr[3][5] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
  print_arr1(arr, 3, 5);
   //数组名arr，表示首元素的地址
   //但是二维数组的首元素是二维数组的第一行
   //所以这里传递的arr，其实相当于第一行的地址，是一维数组的地址
   //可以数组指针来接收
   print_arr2(arr, 3, 5);
   return 0;
}

两个函数的运行结果：

 拓展：

数组访问——用下标的形式打印

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int  i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//下标的形式的印数组
	for (i = 0;i < sz;i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

数组访问——使用指针访问

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int  i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//使用指针来访问
	int* p = arr;
	for (i = 0;i < sz;i++)
	{
		printf("%d ",*(p + i)); 
		printf("%d ", ((*p) + i));
	}
	return 0;
}

 数组访问——数组指针

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int  i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int(*p)[10] = &arr;
	for (i = 0;i < sz;i++)
	{
		printf("%d ", *((*p) + i));
	}
	return 0;
}

4. 数组参数、指针参数  

在写代码的时候难免要把【数组】或者【指针】传给函数，那函数的参数该如何设计呢？

4.1 一维数组传参

一级指针传参

一级指针传参
//void print(int* p, int sz)
//{
//	int i = 0;
//	for (i = 0; i < sz; i++)
//	{
//		printf("%d\n", *(p + i));
//	}
//}
//int main()
//{
//	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
//	int* p = arr;
//	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//	//一级指针p，传给函数
//	print(p, sz);
//	return 0;
//
//}
#include <stdio.h>
void test(int arr[])//ok?
{}
void test(int arr[10])//ok?
{}
void test(int *arr)//ok?
{}
void test2(int *arr[20])//ok?
{}
void test2(int **arr)//ok?
{}
int main()
{
int arr[10] = {0};
int *arr2[20] = {0};
test(arr);
test2(arr2);
}

4.2 二维数组传参

 

 

 

这里的*(*(arr + i) + j))也可换成arr[i][j];

void test(int arr[3][5])//ok？yes
{}
void test(int arr[][])//ok？no
{}
void test(int arr[][5])//ok？yes
{}
//总结：二维数组传参，函数形参的设计只能省略第一个[]的数字。
//因为对一个二维数组，可以不知道有多少行，但是必须知道一行多少元素。
//这样才方便运算。
void test(int *arr)//ok？no
{}
void test(int* arr[5])//ok？no
{}
void test(int (*arr)[5])//ok？yes
{}
void test(int **arr)//ok？no 传过去的是一行指针的地址怎么能用二级指针来接收呢？
{}
int main()
{
 int arr[3][5] = {0};
 test(arr);
}

4.3 一级指针传参

#include <stdio.h>
void print(int *p, int sz)
{
 int i = 0;
 for(i=0; i<sz; i++)
 {
 printf("%d\n", *(p+i));
 }
}
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
 int *p = arr;
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 //一级指针p，传给函数
 print(p, sz);
 return 0;
}
思考：
当一个函数的参数部分为一级指针的时候，函数能接收什么参数？

 比如： 

void test1(int *p)
{}
//test1函数能接收什么参数？
void test2(char* p)
{}
//test2函数能接收什么参数？

4.4 二级指针传参 

#include <stdio.h>
void test(int** ptr)
{
 printf("num = %d\n", **ptr); 
}
int main()
{
 int n = 10;
 int*p = &n;
 int **pp = &p;
 test(pp);
 test(&p);
 return 0;
}

思考：
当函数的参数为二级指针的时候，可以接收什么参数？ 
void test(char **p)
{
 
}
int main()
{
 char c = 'b';
 char*pc = &c;
 char**ppc = &pc;
 char* arr[10];
 test(&pc);
 test(ppc);
 test(arr);//Ok?
 return 0;
}

 5. 函数指针

首先看一段代码： 
#include <stdio.h>
void test()
{
 printf("hehe\n");
}
int main()
{
 printf("%p\n", test);
 printf("%p\n", &test);
 return 0;
}

输出的是两个地址，这两个地址是 test 函数的地址。
那我们的函数的地址要想保存起来，怎么保存？
下面我们看代码：
首先，能给存储地址，就要求 pfun1 或者 pfun2 是指针，那哪个是指针？ 

void test()
{
printf("hehe\n");
}
//下面pfun1和pfun2哪个有能力存放test函数的地址？
void (*pfun1)();
void *pfun2();

答案是：

pfun1 可以存放。 pfun1 先和 * 结合，说明 pfun1 是指针，指针指向的是一个函数，指向的函数无参数，返回值类型为void 。

阅读两段有趣的代码： 

//代码1
(*(void (*)())0)();
//代码2
void (*signal(int , void(*)(int)))(int);

 

注 : 推荐《 C 陷阱和缺陷》
这本书中提及这两个代码。
代码 2 太复杂，如何简化？ 
typedef void(*pfun_t)(int);
pfun_t signal(int, pfun_t);

 

 6. 函数指针数组（计算器改良）

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，那函数指针的数组如何定义呢？

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
例子：（计算器） 

#include <stdio.h>
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("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = add(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = sub(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = mul(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("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;
}
使用函数指针数组的实现： 
#include <stdio.h>
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;
	int(*p[5])(int x, int y) = { 0, 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("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = (*p[input])(x, y);
		}
		else
			printf("输入有误\n");
		
	}
	return 0;
}

THE END

        这是今日份关于指针的一些分享，希望可以帮助到大家！如果有什么不足的地方也请家人们给小叶一些好的建议，我会不断优化文章的！那就让我们一起加油吧！哈哈哈哈哈

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