指针进阶（万字深层次指针解析）

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❤️ 作者简介 ：对纯音乐情有独钟的阿甘 致力于C、C++、数据结构、TCP/IP、数据库等等一系列知识，对纯音乐有独特的喜爱
日后方向 : 偏向于CPP开发以及大数据方向，如果你也感兴趣的话欢迎关注博主，期待更新

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内存会划分为一个个的内存单元，每个内存单元都有有个独立的编号——编号也称为地址
地址在C语言中也称为指针
指针（地址）需要存储起来—存储到变量中，这个变量就叫做指针变量

接下来让我们进入今天的正题

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* ;
让我们通过代码演示来理解：

代码 const char* p = “abcdef”;
特别容易让我们以为是把字符串abcdef放到字符指针 p里了，但是/本质是把字符串 abcdef 首字符的地址放到了pstr中。

接下来让我们看一道面试题：
这个代码到底会输出什么呢？
让我们来看一下输出结果：

为什么是这个答案呢？

我们看到程序，str1和str2存储的两个字符串，我们可以注意到，我们使用数组名的时候，他们应该是数组首元素的地址，str1和str2是不同的常量，需要在内存中开辟不同的空间，所以两个数组首元素的地址不同，也就是str1和str2不同

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相同。

2. 指针数组

让我们来看看下面这段代码分别是什么意思：

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

在这里就运用了多级指针的知识
我们一般的整形数组应该是：

int arr[10];

类似于这样的，arr中存储的是是个整形
那我们在将int变成int*，那么数组中存储的是什么呢？
我们可以看到，类型为int，数组里面存储的是int，那么我们现在是int*，那数组里面必然存储的是int*的内容，也就是整形指针的数组

char *arr2[4]与其类似，可以自行理解一下
我们来看到char **arr3[5],这个时候有人就会问了，一个*是指针，那两个呢？

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我们int*类型中存储的是int类型的地址，也就是我们int*存储的是一块地址，其地址上是int类型，我们解引用的结果是地址上的int内容，而我们int**存储的也是一块地址，他是int*的地址，我们解引用也就得到的是int*的内容，是int的地址

如果听不懂的话，我们采用另一个方式来描述：
指针可以当做一个指向另一个，我们int*就相当于我们定义了一个类型int*，它指向的内容是int类型，而（*）只是用来表明它是一个一维指针
我们的二维指针**同理，定义为int** 类型时，**表示其为二维指针，指向的是int/*类型

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这个时候我们来解释：
char **arr3[5];//二级字符指针的数组
这个数组就是二级字符指针的数组，里面存放的都是二级字符指针

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3.数组指针

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。

int *p1[10];
int (*p2)[10];
//p1, p2分别是什么？

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。

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。

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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};
	//%p是地址类型
	printf("%p\n", arr);
	printf("%p\n", &arr);
	return 0;
}

我们来看输出结果:

可见数组名和&数组名打印的地址是一样的。

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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.

总结：
数组名是数组首元素的地址
有两个例外：
1.sizeof(数组名)，这里的数组名不是数组首元素的地址，数组名表示整个数组，sizeof(数组名)计算的是整个数组的大小，单位是字节

2.&数组名，这里的数组名表示整个数组，&数组名取出的是整个数组的地址
除此之外，所有的地方和数组名都是数组首元素的地址

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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：

来看输出结果：

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这里我们要了解一个概念：

也就是说，我们的二维数组传入的是一个一维数组的地址
那我们就应该用一个数组指针来接收

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我们接下来用数组指针：

输出结果：

***!](https://img-blog.csdnimg.cn/fa74c9618e594d948c87a20e8a56e454.png)

总：
数组指针，是指针，是指向数组的指针
指针数组，是数组，是存放指针的数组

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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？

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4.1 一维数组传参

我们通过一系列例子来感受：

#include 
void test(int arr[])//ok?
{}
arr为整形数组，这个可行，省略了长度也可以
void test(int arr[10])//ok?
{}
arr微整形数组，长度未省略，可行
void test(int *arr)//ok?
{}
传参为arr数组名，为首元素地址，也是指针，可行
void test2(int *arr[20])//ok?
{}
这里的参数为指针数组，类型匹配，可行
void test2(int **arr)//ok?
{}
原数组为指针数组，数组名传参为二级指针，类型匹配可行
int main()
{
int arr[10] = {0};
int *arr2[20] = {0};
test(arr);
test2(arr2);
}

总结：
一维数组传参，函数参数可以为一维指针，一维数组
一维指针数组传参，函数参数可以为二维指针，一维指针数组

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4.2 二维数组传参

void test(int arr[3][5])//ok？
{}
可行，参数就是二维数组
void test(int arr[][])//ok？
{}
不可行，二维数组行可以省略，列不可省略
void test(int arr[][5])//ok？
{}
可行
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？
{}
不可行，二维数组传参为首一维数组的地址，一维指针与其不兼容
void test(int* arr[5])//ok？
{}
这是一维指针数组，不可行
void test(int (*arr)[5])//ok?
{}
加了括号，这为指针数组且列标对得上，可行
void test(int **arr)//ok？
{}
二维指针不可以，应该为数组指针，指向的是数组
int main()
{
	int arr[3][5] = {0};
	test(arr);
}

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4.3 一级指针传参

我们先来看一段代码：

输出结果：

这是一个简单的打印函数，它的实参是一个指针和一个int类型的变量，他的形参也是一个同类型的指针接收。
另外我们要知道其实它还可以用数组接收
当一个函数的参数部分是一级指针时，函数可以接收什么类型的参数？
举个栗子：（其他类型的同理）

void test(char* p)
{}

这个函数可以接收什么类型的参数？
1.一维字符数组名
2.一个字符变量的地址（&ch（ch是字符变量））
3.char*的指针变量

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4.4二级指针传参

先来看一个二级指针传参数的例子：

void test(int** pstr)
{
	printf("%d\n", **pstr);
}
 
int main()
{
	int n = 5;
	int* p = &n;
	int** pp = &p;
	test(pp);
	test(&p);
	return 0;
}

这是一个二级指针传参，p是一级指针变量（存的是变量的地址），pp是二级指针变量（存的是一级指针变量的地址）
test(pp)和test(&p)是一样的
二级指针传参其实还可以是指针数组

当一个函数的参数部分是二级指针时，函数可以接收什么类型的参数？
比如：

void test(char** p)
{}

这个函数可以接收什么类型的参数？

1.取地址一级指针变量（&p (p是一级指针变量））

2.二级指针变量

3.数组指针

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5.函数指针

我们都知道了int、char、数组等等很多指针类型，我们还有一个函数指针，平常很难碰到，今天我们来讲一讲

5.1函数指针的定义

我们知道数组指针是指向数组的指针，那函数指针是不是指向函数的指针呢？
让我们来看看到底是不是

数组指针里面存的是数组的地址，类比一下，函数指针里面存的是不是函数的地址呢？这里你肯定会好奇函数也有地址吗？其实是有的。

让我们来看一段代码：

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

我们来输出一下：

我们发现它确实是有地址的，而且我们可以发现函数名是函数的地址，&函数名也是函数的地址
接下来我们再看一段代码

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
 
int main()
{
	int x = 3;
	int y = 5;
	int(*pf)(int, int) = &Add;
	return 0;
}

我们这里定义的

int ( *pf )( int , int )=&Add

pf就是我们的函数指针名，它与*结合成(*pf)这就是说明其为指针，前面的int就是函数add的返回值类型，后面括号以及里面的两个int也就是add函数的两个参数

由此，我们不难得出函数指针定义方式
type (*变量名)（形式参数，形式参数，…）=&（函数名）

我们通过这个代码会发现，诶，三个输出的地址全部都是一样的？
没错，这也证实了我们的函数指针确确实实指向的是函数

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5.2函数指针的使用

我们清楚了函数指针的定义，接下来让我们看看它是如何使用的：
我们和上面一样，采用代码的形式理解：

我们想使用Add函数来实现两个数的加减：
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int x = 3;
	int y = 5;
	int(*pf)(int, int) = &Add;
	我们普通的做法就是：
	printf("普通做法：%d\n", Add(x, y));
	如今我们定义了函数指针，我们来试着使用一下
	我们一般使用指针的时候采取的是解引用的方式：
	例如
	int a = 5;
	int* p = &a;
	我们想用指针来修改a的值：
	*p = 4;
	printf("我们用指针修改常量的值：%d\n", a);
	我们通过函数指针是不是也是这样呢？
	printf("我们用指针的做法：%d", (*pf)(x, y));
	答案是肯定的我们对pf前面加*号，表示解引用
	注意：这里的*和上面定义的*可不一样
	上面定义的*是表示pf为指针，下面的*是用来给pf解引用
	return 0;
}

注释为了好看没有加注释符，如果需要测试需要将注释一一加上注释符(//)哦
接下来我们来看看，这到底有没有报错：

成功输出了

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？

我们先来定义四个函数
比如计算器加减乘除四个函数
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()
{
	我们在定义指针数组的时候我们是这样写的：
	int* ass[] = { 0 };
	那我们定义函数指针数组呢？
	我们就应该这样写：
	int(*p[5])(int x, int y) = {add,sub,mul,div};
	之前我们一个函数指针我们是这样的
	int(*p)(int x,int y) = add;
	我们用变量p来接收一个函数add
	现在我们将变量p变成p[]。自然而然就对应的是函数数组
	由此就可以看到函数指针数组的定义为
	type(*数组名[])(参数，参数)={函数名、函数名、}
}

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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？
让我们看几个例子：

函数指针:int(*pf)(int,int)
函数指针数组：int(*pfarr[4])(int,int)
我们当初思考二维指针的时候，我们在一维指针前面
加上一个*号就表示其为二维指针
我们的指向函数指针数组的指针是不是也一样的呢？
答案是肯定的
int(*(*p)[4]))(int,int)=&pfarr;//函数指针数组的地址
p就是指向函数指针数组的指针
可以看到我们就是在函数指针数组前
加了一个*号表示其为函数指针数组的指针

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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。
我们通过代码的演示来学习：

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8.1实现计算器（简）

我们想通过代码实现简单的计算器（实现加减乘除基本运算）
这是我们正常代码：

#include
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}

int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}

int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}

void menu()
{
	printf("***************************\n");
	printf("*****  1.add  2.sub  ******\n");
	printf("*****  3.mul  4.div  ******\n");
	printf("*****  0.exit        ******\n");
	printf("***************************\n");
}
int main()
{
	int input = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("请输入两个操作数:");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Add(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("请输入两个操作数:");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Sub(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("请输入两个操作数:");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Mul(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("请输入两个操作数:");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Div(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出计算器\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误，重新选择\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

我们会发现我们在swich—case语句中，有很多重复冗余的部分，每次进入语句都会需要写输入语句以及函数调用，使得我们的代码量大大增加，我们能否省略这些冗余的部分呢？
接下来我们采用回调函数，相关操作实现

#include
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}

int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}

int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}

void menu()
{
	printf("***************************\n");
	printf("*****  1.add  2.sub  ******\n");
	printf("*****  3.mul  4.div  ******\n");
	printf("*****  0.exit        ******\n");
	printf("***************************\n");
}

void Calc(int (*pf)(int, int)) //回调函数-->指向函数指针
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	printf("请输入两个操作数:");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = pf(x, y);   //我们通过调用pf，用pf接受了传进来的函数地址，也就是调用传进来的函数
	printf("ret = %d\n", ret);
}

int main()
{
	int input = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			Calc(Add);
			break;
		case 2:
			Calc(Sub);
			break;
		case 3:
			Calc(Mul);
			break;
		case 4:
			Calc(Div);
			break;
		case 0:
			printf("退出计算器\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误，重新选择\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

我们可以看到
我们可以通过函数指针省略非常大一部分的代码量，实现我们想要的操作
接下来我们介绍一个函数：

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8.2 qsort函数：

qsort：q就是quick，sort就是排序，也就是快速排序
看一下www.cplusplus.com 里面的函数定义：

void* base —>指向了需要排序的数组的第一个元素
size_t num —>排序的元素个数
size_t size —>一个元素的大小，单位是字节
int (*cmp)(const void*,const void*)
函数指针类型 这个函数指针指向的函数，能够比较base指向数组的两个元素的大小
这个函数通常叫排序函数（需要自己实现）

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一.无类型指针void*

注:
void* 指针 --无具体类型的指针
void* 类型的指针可以接受任意类型的地址
这种类型的指针是不能直接解引用操作的
也不能直接进行之指针运算的
在上面的函数里只是代表了所有的函数类型
当我们在函数中参数使用void*指针来接收的时候，虽然能接收任意类型的参数指针，但是接收后类型依然是void*，我们在函数内部使用的时候我们需要对其进行强制转换，转换成我们需要的参数类型进行比较才可以

下面我们就用三个栗子来了解qsort以及void*的用法：（分别是用qsort排序整型，用qsort排结构体名字和年龄）

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1.整形排序

int cmp_int(const void* arr1, const void* arr2)
{
	return (*(int*)arr1 - *(int*)arr2);
}
 
void print(int* arr, int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}
 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,3,5,7,9,2,4,6,8,10 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
	print(arr, sz);
	return 0;
}

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2.结构体名字大小排序

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
 
int cmp_name(const void* str1, const void* str2)
{
	return strcmp(((struct Stu*)str1)->name, ((struct Stu*)str2)->name);
}
 
void print(struct Stu* arr, int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s  %d\n", (arr+i)->name, (arr+i)->age);
	}
}
 
int main()
{
	struct Stu arr[] = { {"李华",32},{"小黑",8},{"花花",18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_name);
	print(arr, sz);
	return 0;
}

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3.结构体年龄排序

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
};
 
int cmp_age(const void* arr1, const void* arr2)
{
	return ((struct Stu*)arr1)->age - ((struct Stu*)arr2)->age;
}
 
void print(struct Stu* arr, int sz)
{
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%s  %d\n", (arr+i)->name, (arr+i)->age);
	}
}
 
int main()
{
	struct Stu arr[] = { {"李华",32},{"小黑",8},{"花花",18} };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_age);
	print(arr, sz);
	return 0;
}

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void*指针的用法也是接下来实现所有类型qsort的一个必要条件

知道了qsort函数接下来我们看代码：
这是我们简单调用qsort函数

#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;
}

我们会发现，普通的qsort函数只能进行整形的排序
我们使用回调函数模拟实现qsort操作
实现任何类型的排序

二.源码

#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;
}