C语言进阶-指针的进阶

写在最前

比特C语言学习笔记，B站搜索比特鹏哥
C语言讲的十分好的老师！本笔记主要来自鹏哥的讲义和图片！
本笔记主要用于初学者教学为目的，不用于商业用途，如有侵权，请告诉我删除！

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 = 'w';
    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。

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：

#include 
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");
    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;
}

最后输出的是：

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str4不同。

2.指针数组

在《指针》章节我们也学了指针数组，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？
我们看一段代码：

#include 
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    printf("%p\n", arr);
    printf("%p\n", &arr);
    return 0;
}

运行结果如下：

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 
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.

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 
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 
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];
int *parr1[10];
int (*parr2)[10];
int (*parr3[10])[5];

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

#include 
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

void test(int arr[3][5])//ok？
{}
void test(int arr[][])//ok？
{}
void test(int arr[][5])//ok？
{}
//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？
{}
void test(int* arr[5])//ok？
{}
void test(int (*arr)[5])//ok？
{}
void test(int **arr)//ok？
{}
int main()
{
 int arr[3][5] = {0};
 test(arr);
}

4.3 一级指针传参

#include 
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 
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 
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。

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

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 
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 
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" );
          printf( "ret = %d\n", ret);
     }
      return 0;
}

7.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pfun
 void (*pfun)(const char*) = test;
 //函数指针的数组pfunArr
 void (*pfunArr[5])(const char* str);
 pfunArr[0] = test;
 //指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArr
 void (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;
 return 0;
}

8.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 
//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）。
注意：这里第一次使用 void* 的指针，讲解 void* 的作用。

#include 
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;
    bubble(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;
}

9.指针和数组笔试题解析

//一维数组
int a[] = {1,2,3,4};
printf("%d\n",sizeof(a));
printf("%d\n",sizeof(a+0));
printf("%d\n",sizeof(*a));
printf("%d\n",sizeof(a+1));
printf("%d\n",sizeof(a[1]));
printf("%d\n",sizeof(&a));
printf("%d\n",sizeof(*&a));
printf("%d\n",sizeof(&a+1));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
//字符数组
char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
printf("%d\n", sizeof(arr));
printf("%d\n", sizeof(arr+0));
printf("%d\n", sizeof(*arr));
printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
printf("%d\n", sizeof(&arr));
printf("%d\n", sizeof(&arr+1));
printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));
printf("%d\n", strlen(arr));
printf("%d\n", strlen(arr+0));
printf("%d\n", strlen(*arr));
printf("%d\n", strlen(arr[1]));
printf("%d\n", strlen(&arr));
printf("%d\n", strlen(&arr+1));
printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));
char arr[] = "abcdef";
printf("%d\n", sizeof(arr));
printf("%d\n", sizeof(arr+0));
printf("%d\n", sizeof(*arr));
printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
printf("%d\n", sizeof(&arr));
printf("%d\n", sizeof(&arr+1));
printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));
printf("%d\n", strlen(arr));
printf("%d\n", strlen(arr+0));
printf("%d\n", strlen(*arr));
printf("%d\n", strlen(arr[1]));
printf("%d\n", strlen(&arr));
printf("%d\n", strlen(&arr+1));
printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));
char *p = "abcdef";
printf("%d\n", sizeof(p));
printf("%d\n", sizeof(p+1));
printf("%d\n", sizeof(*p));
printf("%d\n", sizeof(p[0]));
printf("%d\n", sizeof(&p));
printf("%d\n", sizeof(&p+1));
printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));
printf("%d\n", strlen(p));
printf("%d\n", strlen(p+1));
printf("%d\n", strlen(*p));
printf("%d\n", strlen(p[0]));
printf("%d\n", strlen(&p));
printf("%d\n", strlen(&p+1));
printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));
//二维数组
int a[3][4] = {0};
printf("%d\n",sizeof(a));
printf("%d\n",sizeof(a[0][0]));
printf("%d\n",sizeof(a[0]));
printf("%d\n",sizeof(a[0]+1));
printf("%d\n",sizeof(*(a[0]+1)));
printf("%d\n",sizeof(a+1));
printf("%d\n",sizeof(*(a+1)));
printf("%d\n",sizeof(&a[0]+1));
printf("%d\n",sizeof(*(&a[0]+1)));
printf("%d\n",sizeof(*a));
printf("%d\n",sizeof(a[3]));

总结：数组名的意义：
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。

10.指针笔试题

笔试题1：

int main()
{
    int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    int *ptr = (int *)(&a + 1);
    printf( "%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1));
    return 0;
}
//程序的结果是什么？

笔试题2：

//由于还没学习结构体，这里告知结构体的大小是20个字节
struct Test
{
 int Num;
 char *pcName;
 short sDate;
 char cha[2];
 short sBa[4];
}*p;
//假设p 的值为0x100000。 如下表表达式的值分别为多少？
//已知，结构体Test类型的变量大小是20个字节
int main()
{
 printf("%p\n", p + 0x1);
 printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);
 printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);
 return 0;
}

笔试题3：

int main()
{
    int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };
    int *ptr1 = (int *)(&a + 1);
    int *ptr2 = (int *)((int)a + 1);
    printf( "%x,%x", ptr1[-1], *ptr2);
    return 0;
}

笔试题4：

#include 
int main()
{
    int a[3][2] = { (0, 1), (2, 3), (4, 5) };
    int *p;
    p = a[0];
    printf( "%d", p[0]);
 return 0;
}

笔试题5：

#include 
int main()
{
    int a[3][2] = { (0, 1), (2, 3), (4, 5) };
    int *p;
    p = a[0];
    printf( "%d", p[0]);
 return 0;
}

笔试题6：

int main()
{
    int aa[2][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
    int *ptr1 = (int *)(&aa + 1);
    int *ptr2 = (int *)(*(aa + 1));
    printf( "%d,%d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1));
    return 0;
}

笔试题7：

#include 
int main()
{
 char *a[] = {"work","at","alibaba"};
 char**pa = a;
 pa++;
 printf("%s\n", *pa);
 return 0;
}

笔试题8：

int main()
{
 char *c[] = {"ENTER","NEW","POINT","FIRST"};
 char**cp[] = {c+3,c+2,c+1,c};
 char***cpp = cp;
 printf("%s\n", **++cpp);
 printf("%s\n", *--*++cpp+3);
 printf("%s\n", *cpp[-2]+3);
 printf("%s\n", cpp[-1][-1]+1);
 return 0;
}