TvT——C语言进阶の指针

C语言指针进阶

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前言

指针的主题，通过初级指针的学习，我们知道了指针的概念：

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。

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接下来我们继续探究指针的高级主题

一、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* ;

1.使用步骤

一般使用：

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

还有一种使用方法如下：

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 首字符的地址放到了pstr中。
知道了上面的知识点，那就有可这样的面试题：

#include 
int main()
{
    char str1[] = "hello";
    char str2[] = "hello";
    const char *str3 = "hello";
    const char *str4 = "hello";
    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; }

大家可以思考一下这里打印出来的是什么呢？
—————————————————————————————————————————

答案看图：

这是为什么呢？其实很好理解：
1.str1 str2是两个数组，在内存中占有不同的空间，首地址也自然不同。
2.str3 str4是一个字符指针，它们指向的位置是“hello”这个常量字符串的首地址，C/C++会把常量字符串存储到单独的一个内存区域，所以 str3是与 str4 储存的是相同的地址。

二. 指针数组

简单介绍一下，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

三. 数组指针

1. 数组指针定义

学习数组指针之前我们首先要明白，数组指针是什么？
数组指针是指针，它指向的是一个数组。
明白了这一点，接下来就很简单了。

2. 数组指针的使用

数组指针是怎么写的呢？
看代码：

#include 
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
    return 0;

很好理解，如果*p不加（），优先级是[ ]在前，这就是一个指针数组，如果 *p加上（）变成(*p)，就是（）优先级在[ ]前面，就首先理解为这是一个指针，加上后面的[ ]即理解为数组指针。
一个数组指针的应用：

#include 
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");
   }
}//传参直接传数组的写法
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");
   }
}//传参传数组指针
void print_arr3(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");
   }
}//传参传数组指针
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);
    print_arr3(arr, 3, 5);
    return 0; }

这里的print_arr3我需要详细解释一下

void print_arr3(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");
   }

这个一定要知道：

对一个二维数组来说，数组名代表的是第一行的地址。对一个二维数组指针来说，对(arr+i)解引用是取到二维数组第i行的地址，再对（*(arr+i)+j）解引用，是取到二维数组第i行第j个元素。

四. 函数指针

我们首先看一段代码：

#include 
void test()
{
 printf("hehe\n");
}
int main()
{
 printf("%p\n", test);
 printf("%p\n", &test);
 return 0; }

输出的结果：

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。

其实很简单理解，看下面这个代码：

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int arr[10];

	int (*p)[10] = &arr;//p是一个数组指针变量
	printf("%p\n",  &Add);
	printf("%p\n", Add);
	int (* pf)(int, int) = Add;//就是函数指针变量
}

这里我们可以看到其实函数指针和数组指针是有很多相似之处的！
数组指针是将指针名与*用（）结合在一起，说明p是一个指针。
函数指针也是这样的，只不过它后面放的不是[]，而是指向的函数参数类型。（int,int）这里面的int是函数参数类型，前面的int是指向函数的返回类型。

有趣代码

我们阅读两段有（zao）趣（xin）的代码：

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

友友们可以停下来思考一下
答案：

代码1： (*(void (*)())0)();
1. void(*)() 是一个函数指针类型
2. (void(*)())0 是把0强制类型转换成函数指针，
意味着0地址处放的是一个个返回类型为void，无参的函数
3. (*(void (*)())0) 对指针解引用
4. (*(void (*)())0)() 调用0地址处的函数

代码2：void (*signal(int , void(*)(int)))(int);

我们先把signal(int , void(*)(int))拿出来，可以很明显的看出
这是一个函数，返回类型还没有定义
再把剩余的拿出来：void(*)(int) 
好，这个函数指针就是这个函数的返回类型。
这个代码总体来看是一个声明，声明signal是一个返回类型为void(*)(int) 
参数类型为(int , void(*)(int))的一个函数。

代码2其实是可以简化的：
typedef void(*pfun_t)(int);
这个意思就是把void( * )(int)这个函数指针改名叫pfun_t 。
所以代码2就可以写成：

pfun_t sjgnal(int,pfun_t);

五.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？
答案是：

int(*parr[10])(int,int);

还是很好理解的：

parr 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。

函数指针数组用途：转移表

函数指针数组的用途：转移表
例子：（计算器）

#include 
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; }

上面的这个代码我们可以很明显的感受到有很多重复的代码，导致这个代码十分的冗余，其实这种情况是可以避免的。
只需要使用函数指针数组~

#include 
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 (*arrp[5])(int,int)={0,add,sub,mul,div};
 //转移表
    do
   {
        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>0&&input<5)
        {
            printf( "输入操作数：" );
            scanf( "%d %d", &x, &y);
            int ret = arrp[input](x,y);
            printf( "ret = %d\n", ret);
        }
        else
        {
            input=0;
        }
    }while (input);
    
    return 0; }

✨看！使用了函数指针数组就妙了很多吧~

六.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？

//函数指针数组
int (*pfarr[4])(int, int) = {Add,Sub,Mul,Div};
int (*(* p3)[4])(int, int) = &pfarr;
//p3是一个指向函数指针数组的指针

我们可以通过p3找到pfarr中的数据:
*p3 —> pfarr
(*p3)[i] —> pfarr[i]

七.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。

这里我们用qsort函数举例：

qsort函数是一个库函数，基于快速排序算法实现的一个排序的函数。

我们先看一下qsort函数需要的参数：

演示一下qsort函数的使用：

#include 
//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; }

自定义一个用冒泡排序实现的类似于qsort函数传参的排序函数

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	double score;
};
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 bubble_sort(void* base, int num, int width, int (*cmp)(const void*e1, const void*e2))
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < num - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
			//比较，因为传过来的base是无类型变量，所以需要对base进行强制类型转换
			//(char*)base + j * width可以传过去任何类型变量的地址，因为宽度我们已经知道了
			if(cmp((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width)>0)
			{
				//挨个字节交换
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}
int cmp_stu_by_age(const void* e1, const void*e2)
{
	return ((struct Stu*)e1)->age - ((struct Stu*)e2)->age;
}
void test5()//使用qsort函数排序结构体
{
	struct Stu arr[3] = { {"zhangsan", 20, 55.5},{"lisi", 30, 88.0},{"wangwu", 10, 90.0} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	bubble_sort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_stu_by_age);
}
int main()
{
	test5();
	return 0;
}

结束语

这节指针进阶就结束啦！
下一篇博客我给大家写一下指针和数组的一些笔试题解析，祝各位友友们继续进步！