掌握指针进阶：探索字符指针、数组指针和指针数组的妙用

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指针的主题，其实我在初阶指针《【C语言】指针----初阶》章节就已经接讲解过，通过这篇博客我们可以了解到指针的概念：

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。

今天，我将继续与大家一起探讨指针的高级主题。

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一、字符指针

什么是字符指针？

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 world.";
    //这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗？
    //其实不是，因为想放也放不下，pstr是四个字节，而字符串明显比四个字节大
    //那么pstr里面存放的到底是什么呢？
    printf("%s\n", pstr);
    return 0;
}

代码 const char* pstr = "hello world.";
特别容易让同学以为是把字符串 hello world放到字符指针pstr 里了，
但是本质是把字符串hello world. 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。

面试题

下列代码输出结果是什么？

#include 
int main()
{
	char str1[] = "hello world.";
	char str2[] = "hello world.";
	const char* str3 = "hello world.";
	const char* str4 = "hello world.";
	
	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;
}

我们先直接来看输出结果：

分析：

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。

注意：这里str3和str4的地址（这两个指针变量的地址）相同，但是存放str3和str4的地址（即存放这两个指针变量的地址）不同。

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二、指针数组

什么是指针数组？

1. 指针数组是一种特殊的数组，它的元素都是指针。
2. 指针是一个变量，它存储的是另一个变量的地址。例如，我们有一个整型变量a，我们可以创建一个指向这个整型的指针p，那么p存储的就是a的地址。
3. 当我们需要处理一组数据时，如果每组数据都需要使用相同的内存空间来存储信息，我们就可以使用指针数组。
   例如：我们需要处理10个整数，每个整数都需要用一个指针来存储其地址。这时，我们就可以定义一个指针数组，数组的元素都是指针类型（int *），数组的长度为10。

在C语言中，我们可以通过下面的方式来定义一个指针数组：

int *ptrArray[10];

这行代码定义了一个长度为10的指针数组，数组的每个元素都是一个指向整型的指针。
如果想了解更多有关指针数组的知识，请点击此处

小练习

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

如图所示：

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三、 数组指针

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。

我们先来回答一个小问题：
下面代码哪个是数组指针？

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

解释分析：

以 int (*p)[10]; 为例
p先和 * 结合，说明p是一个指针变量，然后指针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，数组中有10个整型元素，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。
所以此处 p2 才是数组指针。
而 p1 是指针数组，p1先于 [ ] 结合，说明 p1 是一个数组，数组中有10个元素，每个元素的类型为 int *。

&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("arr = %p\n", arr);
    printf("&arr= %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：

//数组名的理解
//数组名是数组首元素的地址
//但是存在2个例外：
//1. sizeof(数组名)，这里的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，取出的是数组的地址
#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);
 //指针类型决定了指针+1，到底+几个字节
 return 0;
}

运行结果如下：

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（即10个整型的大小）

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
    //可以用数组指针来接收
    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];

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四、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？

一维数组传参

#include 
void test1(int arr[])//arr1是数组，arr1表示的是数组首元素的地址，形参int arr[]也是数组，所以可以接收 arr1
{}
void test1(int arr[10])//同上
{}
void test1(int *arr)//形参int *arr是指针，指针本质上就是地址，所以它可以接收 arr1
{}
void test2(int *arr[20])//arr2是指针数组，而形参 int *arr[20]也是是指针数组，所以可以接收 arr2
{}
void test2(int **arr)//arr2是指向指针的数组，存放的是指针类型（int*）的地址，而形参 int **arr是二级指针，
{}                   //则 arr存放的也是指针类型（int*）的地址，所以它可以接收 arr2
int main()
{
 int arr1[10] = {0};
 int *arr2[20] = {0};
 test1(arr1);
 test2(arr2);
 return 0；
}

二维数组传参

void test(int arr[3][5])//OK
{}
void test(int arr[][])//NO
{}
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，但是必须知道一行有多少元素。
//这样才方便运算。
void test(int *arr)//NO
{}
void test(int* arr[5])//NO
{}
void test(int (*arr)[5])//OK
{}
void test(int **arr)//NO
{}
int main()
{
 int arr[3][5] = {0};
 test(arr);
}

在 C 语言中，数组名本质上是一个指向数组首元素的指针，二维数组首元素就是该二维数组第一行的数组。因此，当有一个二维数组 int arr[3][5]，arr 实际上是一个指向 int 的一维数组的指针。

1. void test(int *arr) {} 这个函数接收一个指向 int 的指针。数组名本质上就是一个指向数组首元素的指针，则二维数组数组名表示的是指向一个一维数组的指针（类型为数组指针）。因此两种类型不同，所以这个函数不可以接收二维数组 arr。
2. void test(int* arr[5]) {} 这个函数也是接收一个指向 int 的指针，但是数组的长度被写在了函数参数中，这是不必要的，因为对于指针类型的参数，编译器已经知道它是一个指向 int类型的指针。此外，即使写了数组的长度，它也不能接受二维数组 arr，因为这是一个二维数组，不是一个一维数组。
3. void test(int (*arr)[5]) {} 这个函数接收一个指向一维数组的指针，且该一维数组的长度为 5。这样，它可以接收二维数组 arr，因为二维数组数组名表示的是数组首元素的地址，而二维数组首元素就是该二维数组第一行的数组，即二维数组数组名可以被看作是一个指向其子数组的指针。
4. void test(int **arr) {} 这个函数接受一个指向指针的指针，它不能接收二维数组 arr，因为二维数组不是一个指针，也不是一个指向指针的指针。

一级指针传参

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？

1. void test1(int *p) {}

这个函数定义了一个名为test1的函数，它接收一个指向int类型的指针作为参数。所以，可以将一个指向int的指针传递给test1函数。例如：

	int a = 10;
	int* ptr = &a;
	int arr[5] = { 0 };
	test1(arr);//传整型一维数组的数组名
	test1(&a);//传整型变量的地址
	test1(ptr);//传整型指针

2. void test2(char* p) {}

这个函数定义了一个名为test2的函数，它接受一个指向char类型的指针作为参数。所以，你可以将一个指向char的指针传递给test2函数。例如：

char c = 'a';  
char *ptr = &c;  
char *str="abcd";
test2("abcd");//传字符串
test2(str);//传字符串指针
test2(&c);//传字符型变量的地址
test2(ptr);//传字符型指针

二级指针传参

思考：

当函数的参数为二级指针的时候，可以接收什么参数？

当函数的参数为二级指针时，这意味着该参数是一个指向指针（类型）的指针。二级指针可以接收以下几种类型的参数：

1. 指向指针的指针：如果有一个指向指针的指针作为函数参数，那么就可以传递另一个指针的地址。

void function(int **pointer);

int main()
{
    int x = 5;
    int *ptr = &x;
    int **pptr = &ptr;
    function(pptr);
    return 0;
}

在上面的例子中，function函数接收一个指向指针的指针pointer，并将pptr作为参数传递。

2. 指向数组的指针（数组指针）：如果有一个指向数组的指针作为函数参数，那么就可以传递数组的地址。

void function(int **arr);

int main() 
{
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int (*ptr)[5] = &arr;
    function(ptr);
    return 0;
}

在上面的例子中，function函数接收一个指向数组的指针arr，并将ptr作为参数传递。

需要注意的是，二级指针的使用通常与动态内存分配和指针数组相关。在使用二级指针时，需要小心处理指针的地址和内存管理。

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