c语言进阶--指针的进阶

在初阶中我们学习了数据类型、变量常量、字符串转义字符、选择语句、循环语句、函数、数组、操作符、以及结构体的初阶介绍，在进阶的第一节中我们深入挖掘了一些数据在内存中的存储，每一种数据类型有符号和无符号的区别，各自能取到什么范围？（以char类型为例，signed char能取到的范围是-2^7---2^7-1，unsigned char能取到的范围是0---2^8-1，我们说的这两个范围都是拿出来以正常的方式拿出来，而且是存入的数据只能是这么大，如果太大会发生截断）数据怎样放入我们提前在内存中准备好的空间中？（这里有几个需要特别注意的：我们放的都是数据的补码，截断，例如将整形放入char类型中，大小端，小端的定义是将数据的低位放在低地址中，大端反之）当我们使用数据时如何取出来？（一定要看以什么形式取出的，比如以%d的形式取出char类型的数据就需要整型提升，而整型提升看的是char是否有符号补齐1/0），得到一个结论：一定要将数据放入合适的数据类型变量中，并且使用的时候一定要以合适的方式拿出来否则会发生错误。

指针这一部分我们之前也接触过，首先是地址的形成是由计算机底层的32/64根线形成的，也就是4/8个字节，共有2^32种可能，我们如何存储这个地址，用的就是指针变量，int*p=&a，&将变量的地址拿出来，放到指针变量p种，p前面的*表示它是一个指针变量，int表示它指向的是一个int类型的变量，当我们需要改变指针指向的变量内部的数据时就用*p解引用，这可以直接找到变量本身进行修改，指针的进阶：字符指针、数组指针、指针数组、数组传参和指针传参、函数指针、函数指针数组、指向函数指针数组的指针、回调函数。

字符指针：char*，可以char c=‘w’；char*p=&c，*p=‘c’，可以这样使用，另一种使用方式是char*p=“abcdef”，我们都知道内存分为三部分：栈区、堆区、静态区，常量字符串就放在静态区当中，而我们创建的指针变量p放在栈区中，p中放的是abcdef这个字符串首元素的地址，也就是‘a’的地址，常量字符串是不可以被修改的，因此更安全的写法为const char*p=“abcdef”；（const放在*左边表示指向的内容不可被修改，const放在*右边表示这个指针变量内存放的地址不能被修改，例如char*const p=&a，p=&c这就出错了），但是char arr【】=“abcdef”这就不一样了，这个本质是在栈区中开辟了一段空间用来存放数组，也就是将abcdef放在了栈区中，这完全可以修改。

指针数组：看名字可以看出来，这是一个数组，数组里面存放的全是指针，例如int arr1={1,2,3};int arr2={4,5,6};int arr3={7,8,9};int* p[3]={arr1,arr2,arr3}；p[3]表示是一个有3个元素的数组，里面存放的元素是int*类型的，而数组名正好是首元素的地址，我们可以用这个指针数组来模拟一个二维数组，例如我们想找到arr2中的5，也就死*(*(p+1)+1)==p[1][1]。

数组指针：是一个指针，指向的是整个数组，而不是数组的首元素，首先说一下一维数组int arr【3】={1，2，3}，arr和&arr的区别，arr是数组名，除了单独放在sizeof或&中代表的都是首元素的地址，而&arr表示的是整个数组的地址，两者数值可能相同，但+1的效果完全不同，前者跳过一个int，后者跳过整个数组，也就是3个int，那我们如何存放这个数组指针？int（*p）[3]，这表示的是p是一个指针，指向的类型是int 【3】，数组的类型如何判断，其实任何一个变量，将变量名去掉后剩下的就是类型，int arr【3】去掉arr后剩下int 【3】就是整个数组的类型，回到前面指针变量指向的类型就是数组类型的变量。int（*p）[3]=&arr。在二维数组int arr[3][4]={0}中，数组名arr代表的是第一行的地址&arr表示的是整个二维数组的地址，我们一般将arr传入函数中，我们接受的时候就可以用数组指针来接收，int（*p）[4]=arr，arr表示的是第一行的地址，*arr表示的就是第一行数组中首元素的地址，**arr表示的就是arr[0][0]。

函数指针：函数也是有地址的，例如int Add(int x,int y),&Add完全等价于Add，可以将其放入函数指针中,int (*p)(int,int)这表示的是p是一个指针变量，指向的类型是int（int，int）也就是函数声明去掉了函数名，int (*p)(int,int)=Add，我们在调用函数的时候就可以直接用int a=p（2，3）；a最后得到结果为5。有两段有意思的代码：( * ( void (*) () ) 0 ) ( )，这段代码从0开始分析，0前面的( void (*) () )是一个函数指针类型，再强调一遍，去掉了变量名剩下的就是类型，这是将0强制类型转换为一个函数指针类型的数据，也就是函数的地址并进行解引用和函数使用。                    void(*signal( int , void(*)(int) ) )(int),signal是一个指针，指向的是一个函数，函数的返回类型是函数指针类型void（*）（int），函数的参数是（int，void(*)（int））类型。

函数指针的应用:一个是函数指针数组中用作转换表（优点是可以应用于大量的switch case语句中，缩短了代码长度）；另一个是回调函数（优点是可以避免冗余的发生，因为我们往往是因为需要实现不同功能才写的冗余代码，例如写一个计算器，使用者选择12分别为加和减，我们可以用转换表来实现，也可以用回调函数，写一个计算器函数，函数的参数有一个是函数指针，我们其他功能（读取使用者的选择和传入的两个数字）不变，唯一改变的是实现加法还是减法，我们可以通过计算器函数中的函数指针调用Add或Sub函数来达到在一个函数中实现多个不同功能的目的，再总结一下，函数指针的应用有两种，转换表（可以通过下标来调用函数，将函数放在数组中减少了代码长度），回调函数（可以在同一个函数中实现不同的功能，从而达到减少冗余的目的））。回调函数有一个很经典的例子：我们在实现排序的时候一般采用的是冒泡排序的方式，冒泡排序的本质是数据之间两两比较，我们写出的bubble_sort函数只能用于一种数据类型的排序中，那我们如何实现不管什么数据类型的数组我们都可以对其进行排序？我们需要改变的就是数据两两比较的方式和交换的方式这两部分，qsort函数可以实现，当我们模拟实现qsort函数的时候我们看到，不管什么类型的数组我们都用void类型的指针去接收，但是要传入每个单元的大小和整个数组的元素个数，我们才能实现数据之间两两比较，那么我们如何比较不同的数据呢？我们可以找到这两个数据的地址，但是每一种数据的比较方式都是不同的，整形是看大小，字符是比较ascii码值，因此我们比较方式各不相同，我们就需要在这一个qsort函数中实现不同的功能，就需要函数指针的应用回调函数，我们在使用qsort之前首先要给qsort比较的方式cmp并将其传进去，这样才能比较两个数据的大小，若需要交换我们要进行交换，如何交换？我们能找到两个数据的首字节的地址，也就是用char*一个字节一个字节去找，找到后根据数据元素的大小来进行字节间的交换。