C语言——指针进阶

目录

前言：

一、字符指针

二、指针数组

三、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

四、 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

 五、函数指针

5.1 函数指针的定义与简单使用

5.2 阅读两段有趣的代码

六、函数指针数组

七、指向函数指针数组的指针 

指向函数指针数组的指针的定义：函数指针数组的定义可以在函数指针的基础上进行修改，会相对号理解一些。

八、回调函数 

总结

前言：

前面我们已经介绍过指针的一些概念和基础应用，接下来这篇文章我们要进一步的去介绍指针的一些高级应用。

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* 。接下来通过代码来介绍一下字符指针。

第一种用法：直接定义一个字符，然后定义一个字符指针变量指向这个字符的地址。

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

 第二种用法：字符指针指向字符串常量首字符地址（就是指针指向一个常量字符串)

#include
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;
}

     在这段代码：const char* pstr = "hello bit.";  我们特别容易以为是把字符串 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。在这里我们直接将字符串赋给一个指针变量

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。

一道面试题：

#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;
}

 我们直接先看输出：

 这里为什么是这样的输出呢？

       这里需要注意的是比较的都是地址，而不是字符串内容。str1、str2、str3、str4都是字符串地址。要比较内容需要使用strcmp函数。

       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，（自动优化）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。

二、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？（这里就不做详细介绍了，详见上一篇指针初阶）

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

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 * p; 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？

int *p1[10]; 这个我们在前面就已经有遇到过，这是一个指针数组；

int (*p2)[10];而这一个是数组指针，数组指针就是指向数组的指针；对于这个定义，我们可以这样理解：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

对于下面代码中的数组arr：

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

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？

我们直接来看输出：

 由输出结果可见数组名和&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 
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;
}

输出结果：

        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.

通常数组名是首元素地址这个说法有两个例外:

1、sizeof（数组名），这里的数组名表示整个数组，而sizeof计算的是整个数组的大小。

2、&数组名，这里的数组名表示的整个数组，&数组名，取出的整个数组的地址。

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。

直接看代码：

#include 
void print(int (*p)[10],int sz)
{
    int i = 0;
    for(i=0; i

     在这里我们虽然已经实现了使用数组指针来作为函数参数接收数组地址，但是这种用法十分繁琐，实际使用中并不推荐。

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

   对于这段代码：这里我们是在函数的形参位置定义了一个数组指针用来接收一个二维数组的地址，这相对于第一个例子来说用起来就不会那么别扭了。这也是数组指针的一般用法。

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];

 解释：对于int arr[5];这个一个整型数组，可以存放五个整型元素。

int *parr1[10];这是一个整形指针数组 ，可以存放的是十个整型指针变量，这是一个数组。

int (*parr2)[10];这是一个整型数组指针，parr2是一个指向数组的指针，指向的数组有10个元素，每个元素的类型是int。

int (*parr3[10])[5];这是一个存放数组指针的数组，parr3是一个数组，数组有10个元素，每个元素的类型是int(*)[5]是一个数组指针，所以parr3是存放数组指针的数组。如下图所示：

四、 数组参数、指针参数 

我们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[])//形参写成数组形式，可以
{}
void test(int arr[10])//形参写成数组形式[]里面填不填数字都可以
{}
void test(int *arr)//形参写成指针形式，可以
{}
void test2(int *arr[20])//arr2是指针数组，形参用指针数组接收，可以
{}
void test2(int **arr)//指针数组每个元素都是int*类型，且每个元素都是首元素地址，类型也是int*，所以用二级指针接收，可以
{}
int main()
{
  int arr[10] = {0};
  int *arr2[20] = {0};
  test(arr);
  test2(arr2);
}

以上写法均是正确写法。

4.2 二维数组传参

void test(int arr[3][5])//形参是数组，可以
{}
void test(int arr[][])//省略了行和列，最多只能省略行，列不可以省略，所以这个不可以
{}
void test(int arr[][5])//形参是数组省略了行，可以
{}
//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)//二维数组中数组名代表的是第一行的地址，不是首元素地址，要用数组指针接收，不能用一级指针接收，所以这个不可以
{}
void test(int* arr[5])//传二维数组名传过来的是地址，而int* arr[5]是一个指针数组，完全不匹配，所以不可以
{}
void test(int (*arr)[5])//这是一个数组指针，指向的数组有5个元素，每个元素是int类型的，所以可以
{}
void test(int **arr)//我们传过去的是一维数组的地址，二级指针是用来接收一级指针变量的地址，所以不可以
{}
int main()
{
 int arr[3][5] = {0};
 test(arr);
}

4.3 一级指针传参

一级指针的一个例子：

#include 
void print(int *p, int sz)
{
 int i = 0;
 for(i=0; i

一级指针传参是并没有什么比较特殊的操作。

我们主要要思考的是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？

主要有以下三种形式：①传一个变量的地址；②传一个一级指针；③传一维数组首元素地址 

4.4 二级指针传参

二级指针的一个例子：

#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;
}

二级指针这里也没什么特殊的操作，就是二级指针传参，二级指针接收就可以。

我们主要思考当函数的参数为二级指针的时候，可以接收什么参数？

①可以传一个二级指针变量；②可以传一个一级指针变量的地址；③可以传指针数组的地址

 五、函数指针

5.1 函数指针的定义与简单使用

我们直接来看一段代码：

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

运行结果：

       在前面我们知道对于一个数组名，&arr和arr的输出结果一样，但是意义是不一样的；在这段代码里面输出函数地址&test和test结果也是一样的，其实意义也是一样的。都是函数地址。

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();

       对于上面这段代码，pfun1和pfun2到底哪个可以存放函数的地址，我们可以分析一下：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。

函数指针简单用法：

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int (*pf)(int x, int y) = Add;
	int sum1 = (*pf)(3, 5);
	int sum2 = pf(3, 5);
	printf("%d %d", sum1, sum2);
	return 0;
}

运行结果：

 在这里我们可以看出来，对于函数指针的使用，和直接使用函数没有多大区别，可以使用*号也可以不使用，使用*主要是比较好理解。

5.2 阅读两段有趣的代码

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

对于代码1：

 对于代码2：

 代码2还可以简化为：

代码2太复杂了，我们可以作如下的简化：

typedef void(*pf_t)(int);//给函数指针void(*)(int)类型重新起名为pf_t
pf_t signal(int, pf_t);//这样是不是就好看多了

六、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。

函数指针的用途：函数指针数组的用途：转移表

计算器实现：

这是一般的实现：

#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;
    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;
}

接下来我们使用函数指针来实现：

#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;
}

我们通过函数指针来实现计算器，大大减少了代码量，代码整体变得更加简洁。

七、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 ;

指向函数指针数组的指针的定义：函数指针数组的定义可以在函数指针的基础上进行修改，会相对号理解一些。

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，函数指针数组的定义可以在函数指针的基础上进行修改，会相对号理解一些
 void (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;
 return 0;
}

八、回调函数 

        回调函数概念：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。

 了解了回调函数的概念后，我们直接来看回调函数的一个应用。

首先先来介绍一下qsort函数：

 qsort函数是一个可以排序任意类型数据的排序函数，底层是快速排序实现的；有四个形参，接下来我们一个个来介绍：

      第一个参数是void* base是待排序数据的起始地址，因为我们不知道要排序的数据是什么类型的，所以要用void*指针来接收，待到需要使用时可以进行强制类型转换；

      第二个参数是size_t num,这个是待排序数据的元素个数；

      第三个参数是size_t size,这个是待排序数据元素的大小（单位是字节），因为我们不知道传进来的是什么类型数据，不知道要向后偏移几个字节才能找到下一个数据，所以需要传数据元素大小，这个参数是为了能够找到下一个元素；

      第四个参数是int (*cmp)(const void*,const void*)是一个返回类型为int、有两个形参的函数指针，需要我们自己来写，写的是两个数据的比较方法。

      接下来我们直接上代码演示qsort的使用：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 
#include
#include
#include
 整型数组排序
//int cmp_int(const void* e1,const void* e2)//void* 类型是因为在使用qsort时不知道会传递什么数据过来
//{
//	return *((int*)e1) - *((int*)e2);//只能在自己设计的函数内部进行强制类型转换
//}
//void print_int(int arr[], int sz)
//{
//	int i = 0;
//	for (i = 0; i < sz; i++ )
//	{
//		printf("%d ", arr[i]);
//	}
//	printf("\n");
//}
//void test_int()//测试排序整型
//{
//	int arr[] = { 2,5,7,8,3,1,4,6,10,9 };
//	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
//	print_int(arr,sz);
//}


//结构体类型数组指定元素排序
struct stu
{
	int age;
	char name[20];
};
void print_struct(struct stu* p, int sz)//打印结构体数据
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", (p + i)->age);
		printf("%s ", (p + i)->name);
		printf("\n");
	}
}
//int cmp_struct_by_name(const void* e1, const void* e2)
//{
//	return strcmp(((struct stu*)e1)->name,((struct stu*)e2)->name);
//}
//void test_struct_stu_by_name()
//{
//	struct stu s[3] = { {30,"zhangsan"},{18,"lisi"},{50,"wangwu"} };
//	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
//	qsort(s, sz, sizeof(s[0]), cmp_struct_by_name);
//	print_struct(s,sz);
//}


int main()
{
	test_int();
	//test_struct_stu_by_name();
	return 0;
}

排序整型数据: （升序排序）

 排序结构体指定元素：（按名字首字母排序）

总结： 

 C语言指针知识点到这里就结束了，指针进阶整体比较难，需要慢慢去学习，消化，理解。