C语言--指针的进阶

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。

5. 内存单元是有编号的，编号 == 地址 == 指针

接下来我们就来学习指针更高级的内容。

目录

 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

4.3 一级指针传参

 4.4 二级指针传参

5. 函数指针

阅读两段有趣的代码：

---

 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;
}

还有一种使用方式如下：

int main()
{
    const char* pstr = "abcdef";//这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗？
    printf("%s\n", pstr);
    return 0;
}

代码 const char* pstr = "abcdef" ;

特别容易让我们以为是把字符串 abcdef 放到字符指针 pstr 里了，但是 / 本质是把字符串 abcdef   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。

那就有可这样的面试题:

#include 
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;
}

这里最终输出的是：

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。

如图：

2. 指针数组  

指针数组是一个数组，其中每个元素都是一个指针。每个指针可以指向不同类型的数据或对象。

像如下形式：

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

 可以使用指针数组模拟一个二维数组：

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[] = { 3,4,5,6,7 };
	        //int*  int*  int*
	//指针数组
	int* arr[] = { arr1, arr2, arr3 };
	int i = 0;

	return 0;
}

、

int* arr[]中存放了arr1,arr2,arr3三个元素，每个元素的类型为int*。

当然，这种写法是可以像二维数组一样访问的：

 还可以用这种方式维护多个字符串：

int main()
{
	//指针数组
	char* arr[5] = {"hello", "hehe", "haha", "heihei", "C"};

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%s\n", arr[i]);
	}

	return 0;
}

运行结果及图解：

 3. 数组指针

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？

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

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("%p\n", arr);
    printf("%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：

#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：

int main()
{

	int arr[10] = { 0 };
	int (*p)[10] = &arr; //p是用来存放数组的地址的，p就是数组指针
	
	char* arr2[5];
	char* (*pc)[5] = &arr2;//pc是用来存放数组的地址的，每个数组的类型为char*
	int (*p)[10] = &arr;

	int arr3[] = { 1,2,3 };
	int (*p3)[3] = &arr3;

	return 0;
}

上面代码中，为什么不直接用 int (*p)[10] =arr;呢？
这是因为虽然arr和&arr的值都是相同的，但它们的意义却是不相同的：
*** arr指的是这个数组的 第一个元素 的首地址。
*** &arr 指的是这 整个数组 的首地址。

数组指针用在二维数组：

void print(int (*p)[5], int r, int c)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 5; j++)
		{
			printf("%d ", p[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}

int main()
{
	int arr[3][5] = { {1,2,3,4,5},{2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7} };
	print(arr, 3, 5);

	return 0;
}

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

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];

解释：

 

 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

#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);
}

上面写法都是OK的。

数字传参，形参都是可以写成数组形式的。

数组传参的本质是，传递数组首元素的地址。

数组传参的形式也可以是指针

 4.2 二维数组传参

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？  这是接收一维数组的写法
{}
void test(int* arr[5])//ok？这是指针数组，也不行
{}
void test(int (*arr)[5])//ok？这才是对的，用数组指针
{}
void test(int **arr)//ok？二级指针是用来接收一级指针的，所以也不行
{}
int main()
{
 int arr[3][5] = {0};
 test(arr);
}

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;
}

一级指针传参，形参用一级指针接收就可以了

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;
}

二级指针传参，形参用二级指针接收就可以了

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

 首先它是一个指针，一个指向函数的指针，在内存空间中存放的是函数的地址；

 先看段代码：

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

输出的结果：

这里我们就知道，&函数名就是函数的地址，函数名也是函数的地址。 

 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。  

 我们来组实例：简单的求和

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	int (* pf2)(int, int) = &Add;
	int ret = (* pf2)(2, 3);
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

 运行结果：

 pf2作为函数指针，也是地址，函数本身也是地址，那在int ret = (* pf2)(2, 3)中 (* pf2)的*自然是可以省略的。int ret = pf2(2, 3)也是可以的。

阅读两段有趣的代码：

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

代码1：void(*)()是一个函数指针类型，*(void (*)())0就是强制类型转换0，把0当作函数地址，那么0地址处就有void(*)()这么一个函数，所以这段代码的意思就是：调用0地址处的函数，这个函数没有参数，返回类型是void。

代码2：

 代码2太复杂，如何简化：

typedef void(*pfun_t)(int);
pfun_t signal(int, pfun_t);

typedef一下。