C语言——指针进阶

news/2024/10/31 4:19:23/

C语言——指针进阶

  • 1. 字符指针
  • 2. 指针数组
  • 3. 数组指针 <3
    • 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. 函数指针
  • 5. 函数指针数组
  • 6. 指向函数指针数组的指针
  • 7. 回调函数

❤️ 学习这篇文章，要知道的基础知识

  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。

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:

int main()
{char ch = 'w';char* pc = &ch;*pc = 'a';return 0;
}

还有一种使用方式如下：

int main()
{const char* pstr = "hello bit.";//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;
}

代码 const char* pstr = “hello bit.”;
特别容易让同学以为是把字符串 hello bit 放到字符指针 pstr 里了，但是/本质是把字符串 hello bit. 首字符的地址放到了pstr中。
在这里插入图片描述
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。
上面的都了解了，我们就做一下这道题：

#include <stdio.h>
int main()
{char str1[] = "hello bit.";char str2[] = "hello bit.";const char* str3 = "hello bit.";const char* str4 = "hello bit.";if (str1 == str2)printf("str1 and str2 are same\n");elseprintf("str1 and str2 are not same\n");if (str3 == str4)printf("str3 and str4 are same\n");elseprintf("str3 and str4 are not same\n");return 0;
}

这里最终输出的是：
在这里插入图片描述
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str4不同。

2. 指针数组

在指针（初阶）中有讲过指针数组，指针数组是一个存放指针的数组

int* arr1[10]; //整形指针的数组
（arr1数组中存放了10个int*类型的指针（地址））
char *arr2[4]; //一级字符指针的数组
（arr2数组中存放了4个char * 类型的指针（地址））
char **arr3[5];//二级字符指针的数组
（arr3数组中有5个元素，每个元素的类型为char **）
两种解释方法，以便大家理解

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？

这里需要我们知道运算符的优先级
在这里插入图片描述

解释：
int *p1[10]; p1 先与【】结合，所以p1为数组，p1就是指针数组
int (*p2)[10]; p2 先与 * 结合，所以 p2为指针，p2就是数组指针

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？
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;
}

运行结果如下
在这里插入图片描述
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;
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述
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

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;
}

一个数组指针的使用：

#include <stdio.h>
void print_arr1(int arr[3][5], int row, int col)
{int i = 0;for (i = 0; i < row; i++){for (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 (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;
}

学了指针数组和数组指针我们来一起回顾并看看下面代码的意思：

int arr[5];指针数组
arr数组中有5个元素，每个元素的类型为int
int *parr1[10];指针数组
parr1数组中有10个元素，每个元素类型为int*
int (*parr2)[10];数组指针
parr2先与*结合为指针，指针指向的数组中有10个元素，每个元素的类型为int
int (*parr3[10])[5];数组指针数组
parr3先与【10】结合，说明parr3是一个数组，数组中有10个元素
数组中每个元素的类型为：int(*)[5]的数组指针类型
所以我们说parr3是指向数组指针的数组

在这里插入图片描述

4. 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;
}

输出如下
在这里插入图片描述
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：

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();

首先，能给存储地址，就要求pfun1或者pfun2是指针，那哪个是指针？
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);

第一段代码的意思为：将0强制类型转换成函数，函数的返回类型为void，函数没有参数。然后用 * 解引用 0 地址处的函数。
这段代码的意思为调用0地址处的函数

第二段代码的意思为：
signal为一个函数，函数的参数有两个，
第一个参数为int。第二个参数为函数指针，指针的参数为int，返回类型为void
signal的返回类型为void（*）（int），也是一个函数指针，指针的参数为int，返回类型为void

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);

5. 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，那函数指针的数组如何定义呢？

int (*parr1[10])();
int parr210;
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：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");breark;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);}elseprintf("输入有误\n");printf("ret = %d\n", ret);}return 0;
}

6. 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 ;
如何定义？

void test(const char* str)
{printf("%s\n", str);
}
int main()
{//函数指针pfunvoid (*pfun)(const char*) = test;//函数指针的数组pfunArrvoid (*pfunArr[5])(const char* str);pfunArr[0] = test;//指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArrvoid (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;return 0;
}

7. 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。

首先演示一下qsort函数的使用：

#include <stdio.h>
//qosrt函数的使用者得实现一个比较函数
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 i = 0;qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(int), int_cmp);for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); 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 cmp(const void* e1, const void* e2)
{return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}void Swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{int i = 0;for (i = 0; i < width; i++){char* tmp = *buf1;*buf1 = *buf2;*buf2 = tmp;buf1++;buf2++;}
}void my_qsort(void* base, int sz, int width, int(*cmp)(const void*, const void*))
{int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++){for (j = 0; j < sz - i - 1; j++){if (cmp((char*)base + width * j, (char*)base + width * (j + 1)) > 0){//交换Swap((char*)base + width * j, (char*)base + width * (j + 1), width);}}}
}int main()
{int arr[10] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);my_qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp);return 0;
}

http://www.ppmy.cn/news/28200.html

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