【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。

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;
}

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：

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。

而str1与str2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;
}

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;
}

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

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？

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？

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。

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的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