C语言--指针详解（中）--指针的基本使用、指针在数组中的应用

1. 指针的基本使用

1.1 传值调用和传址调用

1.1.1 传值调用

学习指针的⽬的是使⽤指针解决问题，那什么问题，⾮指针不可呢？
例如：写⼀个函数，交换两个整型变量的值⼀番思考后，我们可能写出这样的代码：

#include 
void Swap1(int x, int y)
{    
	int tmp = x;
    x = y;
    y = tmp;
}
int main()
{
	int a = 0;
    int b = 0;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
    Swap1(a, b);
    printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
    return 0;
}

结果如下：

我们发现其实没产⽣交换的效果，这是为什么呢？调试⼀下

我们发现在main函数内部，创建了a和b，a的地址是0x00cffdd0，b的地址是0x00cffdc4，在调⽤Swap1函数时，将a和b传递给了Swap1函数，在Swap1函数内部创建了形参x和y接收a和b的值，但是x的地址是0x00cffcec，y的地址是0x00cffcf0，x和y确实接收到了a和b的值，不过x的地址和a的地址不⼀样，y的地址和b的地址不⼀样，相当于x和y是独⽴的空间，。

简单理解就是x和y是a和b的拷贝，对拷贝x和y的改变，自然不能影响原先的数据，即Swap1函数内部交换x和y的值，⾃然不会影响a和b，当Swap1函数调⽤结束后回到main函数，a和b是没法交换的。

Swap1函数在使⽤的时候，是把变量本⾝直接传递给了函数，这种调⽤函数的⽅式我们之前在函数的时候就知道了，这种叫传值调⽤。

结论：实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实参。

1.1.2 传址调用

我们现在要解决的就是当调⽤Swap函数的时候，Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b，直接将a和b的值交换了。那么就可以使⽤指针了，在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数，Swap函数⾥边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。

#include 
void Swap2(int*px, int*py)
{
	int tmp = 0;
	tmp = *px;
	*px = *py;
	*py = tmp;
}
int main()
{    
	int a = 10;
	int b = 20;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
	Swap1(&a, &b);
	printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

交换后结果为：

我们可以看到实现成Swap2的⽅式，顺利完成了任务，这⾥调⽤Swap2函数的时候是将变量的地址传递给了函数，这种函数调⽤⽅式叫：传址调⽤。

传址调⽤，可以让函数和主调函数之间建⽴真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量；所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采⽤传值调⽤。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调⽤。

2. 指针在数组中的应用

2.1 数组名的理解

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;
}

结果为：

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，数组名就是数组⾸元素(第⼀个元素)的地址。

这时候可能有疑问？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？

#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。

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;
}

结果是三个打印结果⼀模⼀样，这时候⼜纳闷了，那arr和&arr有啥区别呢？

#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;
}

结果如下：

&arr[0] = 0077F8202
&arr[0]+1 = 0077F8243
arr = 0077F8204
arr+1 = 0077F8245
&arr = 0077F8206
&arr+1 = 0077F848

这⾥我们发现&arr[0]和&arr[0]+1相差4个字节，arr和arr+1相差4个字节，是因为&arr[0]和arr都是⾸元素的地址，+1就是跳过⼀个元素。

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。

结论：数组名 arr 其实表示的就是整个数组的起始位置，而 arr [ i ] 则表示的是第 i 个元素的地址，相当于访问的是 arr + i 地址的数据。
在以下两种情况arr 并不表示数组的首地址：

1. sizeof(arr)此处arr表示整个数组的地址
2.&arr此处arr 表示整个数组的地址

除了以上两个例外意外，其余情况arr 均表示数组的首地址。

2.2 使⽤指针访问数组

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。

上面的结果可以等于以下的结果：

*(p + i) = p[i] = arr[i] =*(arr + i) = i[arr]

2.3 一维数组传参的本质

那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？

#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;
 }

结果如下：

我们发现在函数内部是没有正确获得数组的元素个数。

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。

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。

2.4 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？
这就是⼆级指针

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 pa .

int b = 20;
*ppa = &b;//等价于 pa = &b;

**ppa先通过 *ppa找pa ,然后对 pa进⾏解引⽤操作：*pa，那找到的就是 a

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

3. 总结

指针主要用于需要改变实参的数值的函数里面。数组的数组名其实就是整个数组的首地址，通过首地址就可以很好的访问到数组中的所有元素。