【指针大放送】进阶篇(1)

进阶篇的难度比较大,可谓是晦涩难懂,又臭又长啊,但不要害怕,俗话说得好:

雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。

指针的主题,我们在初级阶段的《指针》章节已经接触过了,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。

这个章节,我们继续探讨指针的高级主题。

进阶篇

  • 1. 字符指针
  • 2. 指针数组
  • 3. 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
  • 4. 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
  • 5. 函数指针

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;
}

还有一种方式:

int main()
{
   const char* pstr = "hello world.";
   printf("%s\n", pstr);
   return 0;
}

有小伙伴看到这就奇怪了,怎么能把字符串放在字符指针变量中呢?

其实,是把这个常量字符串的首元素的地址放在字符指针变量中,而这个常量字符串的值就是首元素地址
就像表达式 3+5 一样,他的值是8,常量字符串的值是首元素地址。

也可以把字符串常量看作数组名char str[]="hello world".
因为数组名也是首元素地址
例如:

int main()
{
   char str[]="hello world";
   printf("%c\n","hello world"[3]);
   printf("%c\n",str[3]);
   return 0;
}

【指针大放送】进阶篇(1)_第1张图片
是不是又发现了新大陆呢?
接下来我们来看这样一个题:

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;
}

输出如下:
【指针大放送】进阶篇(1)_第2张图片
为什么出现这种结果呢?
先看str1与str2:

首先我们要了解:

创建一个字符数组是先计算出"hello bit."的长度(11),然后开一个char[11]的数组,再把,"hello bit."的值复制到char[11]数组中。

str1str2是创建了两个不同的数组,两个数组中分别放入"hello bit.“,数组名指向的是各自的"hello bit.”。

再看str3与str4:

他们两是将常量字符串"hello bit."的首元素地址放入str3与str4,而常量字符串是不会被改变,所以会共用一个地址

2. 指针数组

我们知道,数组是存放一类相同元素的集合
例如:

整形数组:存放整形元素的集合。
字符数组:存放字符元素的集合。
指针数组:自然就是存放指针元素的集合喽。

int a=0;
int b=0;
int c=0;
int* arr[3]={&a,&b,&c};

注意:

其中 [ ] 结合性比 * 高,故arr被优先认为是个数组,而不是指针
故arr先与[ ]结合,成为数组名,每个数组元素的类型是int*。

那么指针数组的作用是什么呢?
可以用来进行二维数组的模拟(包括但不限于):

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[] = { 3,4,5,6,7 };   
	//指针数组    //int*  int*  int*
	int* arr[] = { arr1, arr2, arr3 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 5; j++)
	{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}

	return 0;
}

【指针大放送】进阶篇(1)_第3张图片

3. 数组指针

开始之前,先了解一下数组的类型:
例如

int arr[]={1,2,3};

他的类型就是int [3],将数组名拿出,剩下的部分就为类型,其中的3不可以省略

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?

提问:

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

我们来看一段代码:

#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;
}

【指针大放送】进阶篇(1)_第4张图片
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;
}

主要用来二维数组的传参。
这会就有人好奇,二维数组传参形参int arr[][]不就可以了吗。
这个当然可以,但是这个是写成数组形式接受,便于我们理解,而数组名本质上是首元素地址,可以用指针接收

而二维数组的首元素地址是什么呢?本质上是第一行元素的地址,形参用指针数组接收

代码如下:

#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];
//arr是数组,有5个元素,每个元素类型为int
int *parr1[10];
//parr1是数组,有10个元素,每个元素类型是int*
int (*parr2)[10];
//parr2是指针,指向的是数组,数组的每个元素类型是int
int (*parr3[10])[5];
//parr3是数组,有10个元素,每个元素类型是sint(*)[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

观察代码,形参是否正确?

#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);
}

答案是5个都是对的
1.一维数组传参,用数组接收,行可以不写,没有问题

2.一维数组传参,用数组接收,数组中的[ ]无所谓,因为不会真的创建一个数组

3.一维数组传参,用指针接收,没有问题

4.指针数组传参,本质也是一维数组传参,用同样形式的数组接收,没有问题

相信前四个大家已经没有问题了,第五个是怎么回事呢?
arr2是个指针数组,数组中的每个元素是int*类型
而数组名是首元素地址
int*类型的地址自然要用到二级指针来接收
在这里插入图片描述

4.2 二维数组传参

观察下列代码,形参形式是否正确?

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);
}

1.二维数组传参,用二维数组接收,规定行,规定列,没有问题

2.二维数组传参,用二维数组接收,但没有规定列,故错误

3.二维数组传参,用二维数组接收,规定了列(与原数组一致的列),没有问题

4.二维数组传参,用整形指针接收,错误

5.二维数组传参,用指针数组接收(形参数组形式的话,应与1 2一致),错误

6.二维数组传参,用数组指针接收,正确

7.二维数组传参,用二级指针接收(二维数组形参写成指针形式参只能用属组指针接收),错误

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?

【指针大放送】进阶篇(1)_第5张图片

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?

【指针大放送】进阶篇(1)_第6张图片

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:
【指针大放送】进阶篇(1)_第7张图片
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。

是不是发现函数指针与数组指针非常的相似呢?
没错,确实相似。

阅读两段有趣的代码:

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

是不是看到就已经心生怯意了呢?令人望而生畏
但是,不要害怕,
分析代码1:

代码1中我们似乎只认识0,那就从0下手,
发现0前边是(void (*)())
void (*)(),是不是很眼熟,没错,这是个函数指针类型
加上()之后就为强转,这代码就是将0类型强转为一个指针类型将0变为指针,一个无参数,返回值为void的函数指针,
那前边的*是什么呢?就是解引用这个指针,即使用这个指针,不传参。

分析代码2:

代码2中我们发现signal是一个函数,传了2个参数,一个为整形类型int,一个为函数指针类型void(*)int
函数有了函数名,有了参数,是不是还缺一个返回类型呢,没错,函数类型就是void(*)int

进阶篇就暂时到此为止,有错误欢迎指出哦

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