C生万物 | 从浅入深理解指针【第二部分】

C生万物 | 从浅入深理解指针【第二部分】

前言：

如果没有看过第一部分的话，推荐先看第一部分，然后再来看第二部分~~

1. 数组名的理解

• 在上一个章节我们在使用指针访问数组的内容时，有这样的代码：

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];

• 这里我们使用 &arr[0] 的方式拿到了数组第一个元素的地址，但是其实数组名本来就是地址，而且 是数组首元素的地址，我们来做个测试。

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);
	printf("arr = %p\n", arr);
	return 0;
}

• 我们发现数组名和数组首元素的地址打印出的结果一模一样
• 初步得出一个结论：数组名就是数组首元素(第一个元素)的地址。

• 这时候有同学会有疑问？数组名如果是数组首元素的地址，那下面的代码怎么理解呢？
• 这里的arr是不是首元素的地址？是的，如果这里的数组名代表首元素的地址的话，结果应该是4，那是不是呢？
• 当我真正的运行起来就可以发现，不是！！！

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	return 0;
}

• 输出的结果是：40，如果arr是数组首元素的地址，那输出应该的应该是4/8才对。

• 其实数组名就是数组首元素(第一个元素)的地址是对的，但是有两个例外：

sizeof(数组名)，sizeof中单独放数组名，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节

&数组名， 这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址（整个数组的地址和数组首元素的地址是有区别的）

• 除此之外，任何地方使用数组名，数组名都表示首元素的地址。

---

这时有好奇的同学，再试一下这个代码：

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);
	printf("arr     = %p\n", arr);
	printf("&arr    = %p\n", &arr);
	return 0;
}

• 可以看到arr和&arr的地址也是一样的，数组的地址是首元素的地址？

• 数组的地址和数组首元素的地址的值是一模一样的，那它们有什么区别呢，接下来继续看~~

• 我们再来看下面这段代码~~

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("&arr[0]   = %p\n", &arr[0]);
	printf("&arr[0]+1 = %p\n", &arr[0] + 1);
	printf("arr       = %p\n", arr);
	printf("arr+1     = %p\n", arr + 1);
	printf("&arr      = %p\n", &arr);
	printf("&arr+1    = %p\n", &arr + 1);
	return 0;
}

• 但是&arr 和 &arr+1相差40个字节，这就是因为&arr是数组的地址，+1操作是跳过整个数组的。
• 我们再来回忆一下，什么决定了指针加一加了多少，是不是指针类型，指针类型决定了指针加一加了几，我们这个地方&arr[0]它的类型是int*，而&arr加一加了40个字节，它的类型是什么呢？我们这里留个悬念，后面都会将~~

2. 使用指针访问数组

有了前面知识的支持，再结合数组的特点，我们就可以很方便的使用指针访问数组了。

• 我们再来看这一段代码~~

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	//输入
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//输入
	int* p = arr;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		scanf("%d", p + i);
		//scanf("%d", arr+i);//也可以这样写
	}
	//输出
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	return 0;
}

• 我们定义了一个整型数组 arr 和一个指向该数组的指针 p，其中，表示数组元素的方法有两种，一种是 *(p + i)，另一种是 arr[i]。

• 这个代码搞明白后，我们再试一下，如果我们再分析一下，数组名arr是数组首元素的地址，可以赋值给p，其实数组名arr和p在这里是等价的。那我们可以使用arr[i]可以访问数组的元素，那p[i]是否也可以访问数组呢？

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	//输入
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//输入
	int* p = arr;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		scanf("%d", p + i);
		//scanf("%d", arr+i);//也可以这样写
	}
	//输出
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", p[i]);
	}
	return 0;
}

• 在第18行的地方，将(p+i)换成p[i]也是能够正常打印的，所以本质上p[i] 是等价于 *(p+i)。
• 同理arr[i]应该等价于*(arr+i)，数组元素的访问在编译器处理的时候，也是转换成首元素的地址+偏移量求出元素的地址，然后解引用来访问的。
• 这里的arr[i] == *(arr+i) == *(i+arr) == i[arr]是不是也可以这样，照样也能访问~~
• 不推荐上面的那种写法，比较难理解~~

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• 大家也可以验证一下p+i和&arr[i]的地址是不是一样~~

int main() {
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = arr;
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (i = 0; i < sz; i++) {
		printf("%p ======== %p\n", p + i, &arr[i]);
	}
	return 0;
}

• 我们可以看到是一样的~~

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3. 一维数组传参的本质

• 数组我们学过了，之前也讲了，数组是可以传递给函数的，这个小节我们讨论一下数组传参的本质。
• 首先从一个问题开始，我们之前都是在函数外部计算数组的元素个数，那我们可以把函数传给一个函数后，函数内部求数组的元素个数吗？
• 我们来看下面的代码~~
• 这里的sz1是多少，是10吗？sz2呢？也是10吗？

#include 
void test(int arr[])
{
	int sz2 = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	printf("sz2 = %d\n", sz2);
}
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int sz1 = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	printf("sz1 = %d\n", sz1);
	test(arr);
	return 0;
}

• 我们来看一下结果
• 可以看到，sz1是10，而sz2是1，为什么是1呢？

• 我们发现在函数内部是没有正确获得数组的元素个数。
• 这就要学习数组传参的本质了，上个小节我们学习了：数组名是数组首元素的地址；那么在数组传参的时候，传递的是数组名，也就是说本质上数组传参本质上传递的是数组首元素的地址。
• 所以函数形参的部分理论上应该使用指针变量来接收首元素的地址。那么在函数内部我们写sizeof(arr) 计算的是一个地址的大小（单位字节）而不是数组的大小（单位字节）。正是因为函数的参数部分是本质是指针，所以在函数内部是没办法求的数组元素个数的

---

• 当我把参数写成数组形式，本质上还是指针
• 当我将参数写成指针形式，它计算一个指针变量的大小

void test1(int arr[])//参数写成数组形式，本质上还是指针
{
	printf("%d\n", sizeof(arr));
}
void test2(int* arr)//参数写成指针形式
{
	printf("%d\n", sizeof(arr));//计算一个指针变量的大小
}
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	test1(arr);
	test2(arr);
	return 0;
}

• 我们来看一下结果~~

总结： 一维数组传参，形参的部分可以写成数组的形式，也可以写成指针的形式。

4. 冒泡排序

接下来我们就学习一下这个冒泡排序，主要学习两个内容~~

1. 学习冒泡排序
2. 学习数组传参

• 我们给了这样的一个降序数组，我们需要将这个数组排序，排为升序

int main() {
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	//进行排序
	return 0;
}

• 我们创建一个函数，要排的是谁呢？是arr

int main() {
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	//进行排序
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

	sort(arr,sz);

	return 0;
}

• 我们这里要讲一种排序，是冒泡排序
• 冒泡排序的核心思想就是：两两相邻的元素进行比较。

代码如下：

void sort(int arr[], int sz) {
	//确定冒泡排序的趟数~~
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++) {
		//一趟冒泡排序
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++) {
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				//交换
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}

void print(int arr[], int sz) {
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++) {
		printf("%d ", arr[i]);
	}
}

int main() {
	int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
	//进行排序
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

	sort(arr,sz);
	print(arr, sz);
	return 0;
}

• 上面的代码也可以指针的形式，还是一样的道理~~
• 上面的代码还是有优化的空间的，假设我的数组是这样的：

int arr[] = { 9,0,1,2,3,4,5,6,7,8 };

• 这里我们经过一趟冒泡排序后就已经排好了，但是我们上面的代码一定要进行9趟，我们不进行交换，但还是要执行，效率是比较低的
• 如果已经排成有序的了，那后面就不用排了，那怎么做呢？

void sort(int arr[], int sz) {
	//确定冒泡排序的趟数~~
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++) {
		//一趟冒泡排序
		int j = 0;
		int flag = 1;//假设数组是有序的
		for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++) {
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				//交换
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
				flag = 0;//不是有序
			}
		}
		if (flag = 1) {
			break;
		}
	}
}

• 这样的写法是不是更好~~

---

5. 二级指针

• 指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪里？
• 我们来看下面的这一段代码~~

#include
int main() {
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	int** ppa = &pa;
	return 0;
}

• a是整形变量，占用4个字节空间，a是自己的地址，&a拿到的就是a所占4个字节的第一个字节的地址
• pa是指针变量，占用4/8个字节的空间，p也是有自己的地址，&p就拿到了p的地址，pa是一级指针
• ppa也是指针变量，ppa是二级指针变量
• 那么我们能不能&ppa呢？可以啊，ppa也是有自己的地址,&ppa就拿到了ppa的地址，放到一个三级指针–>int*** pppa = &ppa
• 这些变量都是普通的变量，不要看的很厉害~~

---

• 我们可以调试起来画图了解一下~~

对于二级指针的运算有：
*ppa 通过对ppa中的地址进行解引用，这样找到的是pa ， *ppa 其实访问的就是

int b = 20;
*ppa = &b;//等价于 pa = &b;

**ppa 先通过*ppa 找到pa ,然后对pa 进行解引用操作： *pa ，那找到的是a .

**ppa = 30;
//等价于*pa = 30;
//等价于a = 30;

6. 指针数组

• 什么是指针数组？

我们类比一下：

1. 整形数组：存放整形的数组 int arr[10];
2. 字符数组：存放字符的数组 char ch[5];
3. 指针数组：存放指针的数组

整形数组和字符数组：

指针数组的每个元素都是用来存放地址（指针）的。

如下图：

指针数组的每个元素是地址，又可以指向一块区域。

比如：

int main() {
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;
	int d = 4;
	int e = 5;
	int* parr[5] = { &a,&b,&c,&d,&e };

	return 0;
}

• 那我们也是可以打印出来的

int main() {
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;
	int d = 4;
	int e = 5;
	int* parr[5] = { &a,&b,&c,&d,&e };

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++) {
		printf("%d ", *(parr[i]));
	}
	return 0;
}

• parr[i]找到了每个元素的地址，然后解引用，就找到了，便可以打印出来~~

7. 指针数组模拟二维数组

#include 
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[] = { 3,4,5,6,7 };
	//数组名是数组首元素的地址，类型是int*的，就可以存放在parr数组中
	int* parr[3] = { arr1, arr2, arr3 };
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 5; j++)
		{
			printf("%d ", parr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

• parr[i]是访问parr数组的元素，parr[i]找到的数组元素指向了整型一维数组，parr[i][j]就是整型一维数组中的元素。
  上述的代码模拟出二维数组的效果，实际上并非完全是二维数组，因为每一行并非是连续的。
• 如果不懂还可以看下图：

好了，指针的第二部分就到这里就结束了~~
如果有什么问题可以私信我或者评论里交流~~
感谢大家的收看，希望我的文章可以帮助到正在阅读的你