C语言中指针的进阶概念及应用

概念

指针是C语言编程中最强大的特性之一。除了基础的指针概念外，理解指针数组、指向指针的指针（双重指针）、指针与多维数组的关系以及函数指针等进阶概念，对于深入理解C语言至关重要。

指针的概念：

• 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。
• 指针的大小是固定的4/8个字节(32位平台/64位平台)。
• 指针是由类型决定指针的+-整数的步长。

字符指针

在指针的类型中有一种指针类型为字符指针char*：

示例：

// 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 bit.";//这里是把字符串的首字符放到了pstr指针里
    printf("%s\n", pstr);
    return 0;
}

 相当于就是把首字符h的地址存放到指针变量ptsr中。

指针数组

指针数组是一个数组，其每个元素都是指针类型。这在处理字符串数组或动态数组等场景下特别有用。

#include 

int main() {
    int a = 10, b = 20, c = 30;
    // 定义一个指针数组
    int *arr[3] = {&a, &b, &c};

    // 访问指针数组的元素
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%d ", *arr[i]);
    }

    return 0;
}

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

数组指针

数组指针就是能够指向数组的指针。

示例：

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。

&数组名VS数组名

&arr表示的是数组的地址，而arr表示的是数组首元素的地址。

示例：

#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;
}

数组的地址+1，跳过整个数组的大小，所以&arr+1相当于&arr的差值是40。

函数指针

函数指针指向函数的入口地址。这允许将函数作为参数传递给其他函数，或创建可调用的函数表。

示例：

#include 

// 简单的比较函数
int compare(int a, int b) {
    return a > b;
}

int main() {
    // 定义函数指针
    int (*funcPtr)(int, int) = compare;

    // 使用函数指针调用函数
    int result = funcPtr(5, 3);
    printf("Result: %d\n", result);

    return 0;
}

函数指针数组

int (*parr1[10])();

parr1先和[ ]结合，说明parr1是数组，数组的内容就是int(*)()类型的函数指针。

双重指针

双重指针或指向指针的指针是指向另一个指针地址的指针。这在需要通过引用修改指针本身的值，或者处理多级动态数据结构时非常有用。

示例：

#include 

int main() {
    int value = 5;
    int *ptr = &value;
    int **pptr = &ptr;

    // 使用双重指针访问value
    printf("Value = %d\n", **pptr);

    return 0;
}

这里首先创建了一个指向value的指针ptr。然后定义了一个双重指针pptr，让它指向ptr的地址。最后通过双重指针pptr打印value的值。

指针与多维数组

在处理多维数组时，可以使用指针来遍历数组元素，这在动态分配多维数组时特别常见。

#include 
#include 

int main() {
    int rows = 2, cols = 3;
    int **array = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));
    
    for(int i = 0; i < rows; i++) {
        array[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
    }

    // 给多维数组赋值并打印
    for(int i = 0; i < rows; i++) {
        for(int j = 0; j < cols; j++) {
            array[i][j] = i + j;
            printf("%d ", array[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }

    // 释放内存
    for(int i = 0; i < rows; i++) {
        free(array[i]);
    }
    free(array);

    return 0;
}

首先动态分配一个双重指针array来创建一个二维数组。接着每一行都动态分配了内存以存储整数。然后使用嵌套循环给多维数组赋值并打印。最后释放为每行以及整个数组分配的内存。