*最全指针讲解及使用*你比昨天更懂指针了吗？

一.什么是指针？

在计算机科学中，指针（Pointer）是编程语言中的一个对象，利用地址，它的值直接指向
（points to）存在电脑存储器中另一个地方的值。由于通过地址能找到所需的变量单元，可以
说，地址指向该变量单元。因此，将地址形象化的称为“指针”。意思是通过它能找到以它为地址
的内存单元。

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
int a = 10;//在内存中开辟一块空间
int *p = &a;//这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符。
//将a的地址存放在p变量中，p就是一个之指针变量。
return 0;
}

总结：
1.指针就是变量，用来存放地址的变量。（存放在指针中的值都被当成地址处理）。
2.指针的大小在32位平台是4个字节，在64位平台是8个字。

二.指针类型

1.如何定义指针类型

我们都知道变量是有类型的，那指针有没有类型呢？ 准确的说：有的。

char *pc = NULL;
int *pi = NULL;
short *ps = NULL;
long *pl = NULL;
float *pf = NULL;
double *pd = NULL;

这里可以看到，指针的定义方式是： type + * 。 其实： char* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。 short* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。 int* 类型的指针是为了存放int 类型变量的地址。

2.指针类型的意义

1）指针±整数

int main()
{
    
    
	int n = 10;
	char *pc = (char*)&n;
	int *pi = &n;
	printf("%p\n", &n);
	printf("%p\n", pc);
	printf("%p\n", pc + 1);
	printf("%p\n", pi);
	printf("%p\n", pi + 1);
	system("pause");
	return 0;
}

可以看出指针±是±其所指向的类型

2）指针的解引用

指针的类型决定了对指针解引用的时候有多大的权限（能操作几个字节）。
比如： char* 的指针解引用就只能访问一个字节，而 int* 的指针的解引用就能访问四个字节。

三.野指针

1. 指针未初始化

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
	*p = 20;
	return 0;
}

2. 指针越界访问

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     0 };
	int *p = arr;
	int i = 0;
	for (i = 0; i <= 11; i++)
	{
    
    
		//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
		*(p++) = i;
	}
	return 0;
}

3.如何规避野指针

1) 指针初始化

2）小心指针越界

3）指针指向空间释放即使置NULL

4）指针使用之前检查有效性

assert函数

assert宏的原型定义在<assert.h>中，其作用是如果它的条件返回错误，则终止程序执行，原型定义：

#include <assert.h> void assert( int expression );

空指针检查：

例如，针对一个函数的参数进行空指针检查。你可以这样使用：assert (pointer !=
NULL);，产生的错误会像这样：Assertion ‘pointer != ((void *)0)’
failed。这样，当出现空指针时，你的程序就会退出，并很好的给出错误信息。

四.指针与数组

先看一段代码

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

运行结果：

可见数组名和数组首元素的地址是一样的
结论：数组名表示的是数组首元素的地址。

那么这样写代码是可行的：

int arr[10] = {
    
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
int *p = arr;//p存放的是数组首元素的地址

既然可以把数组名当成地址存放到一个指针中，我们使用指针来访问一个数组就成为可能。
例如：

int main()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
	int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (i = 0; i<sz; i++)
	{
    
    
		printf("&arr[%d] = %p <====> p+%d = %p\n", i, &arr[i], i, p + i);
	}
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

所有p+i计算的是数组下标的地址，所有我们可以直接通过指针访问数组。
如下：

int main()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
	int *p = arr; //指针存放数组首元素的地址
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	int i = 0;
	for (i = 0; i<sz; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	system("pause");
	return 0;
}

五.二级指针

1.什么是二级指针

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 。

2.二级指针的运算

*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;

六.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* 。

使用方法：

int main()
{
    
    
	char ch = 'w';
	char *pc = &ch;
	*pc = 'w';
	return 0;
}

int main()
{
    
    
	char* pstr = "hello bit.";//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 char* pstr = “hello bit.”; 特别容易被认为是把字符串 hello bit 放到字符指针 pstr 里了，但是本质是把字符串 hello bit. 首字符的地址放到了pstr中。

面试题：

int main()
{
    
    
	char str1[] = "hello bit.";
	char str2[] = "hello bit.";
	char *str3 = "hello bit.";
	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");
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：

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。

七.数组指针

指针数组是一个存放指针的数组。

int* arr3[5];//是什么？

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

八.指针数组

1.定义

数组指针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？

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。

2.&数组名VS数组名

我们知道数组名表示的是数组首元素的地址，那么&数组名代表什么呢？

有以下代码：

int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     0 };
	printf("%p\n", arr);
	printf("%p\n", &arr);
	system("pause");
	return 0;
}

思考：两个的结果是一样的，那么这两个表示的含义是一样的吗？
再看以下代码：

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);
	system("pause");
	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）
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.数组指针的使用

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。
如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
	int(*p)[10] = &arr;//把数组arr的地址赋值给数组指针变量p
	//但是我们一般很少这样写代码
	return 0;
}

一个数组指针的使用：

void print_arr1(int arr[3][5], int row, int col)
{
    
    
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i<row; i++)
	{
    
    
		for (j = 0; j<col; j++)
		{
    
    
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}
void print_arr2(int(*arr)[5], int row, int col)
{
    
    
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i<row; i++)
	{
    
    
		for (j = 0; j<col; j++)
		{
    
    
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}
int main()
{
    
    
	int arr[3][5] = {
    
     1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	print_arr1(arr, 3, 5);
	//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
	print_arr2(arr, 3, 5);
	system("pause");
	return 0;
}

注意：二维数组的第一个【】内容可省略第二个【】不可省略。

九.数组传参和指针传参

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？

1.一维数组传参

void test(int arr[])//ok?     ok
{
    
    }
void test(int arr[10])//ok?      ok（是否带数字不影响）
{
    
    }
void test(int *arr)//ok?          ok
{
    
    }
void test2(int *arr[20])//ok?     ok
{
    
    }
void test2(int **arr[])//ok?       ok
{
    
    }
int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     0 };
	int *arr2[20] = {
    
     0 };
	test(arr);
	test2(arr2);
}

以上方法都可以，建议写成数组形式，便于理解与使用。

2. 二维数组传参

需要由数组指针来接受

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？            no
{
    
    } 
void test(int* arr[5])//ok？          no   降维后是二级指针
{
    
    }
void test(int(*arr)[5])//ok？        ok
{
    
    }
void test(int **arr)//ok？             no   等价于int *arr[5]
{
    
    }
int main()
{
    
    
	int arr[3][5] = {
    
     0 };
	test(arr);
}

3.一级指针传参

#include <stdio.h>
void print(int *p, int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i<sz; i++)
	{
    
    
		printf("%d", *(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;
}

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？

void test1(int *p)
{
    
    }
//test1函数能接收什么参数？
void test2(char* p)
{
    
    }
//test2函数能接收什么参数？

答：
test1：一维数组，整形变量地址
test2 : 单个字符 ,字符串, 字符数组

4.二级指针传参

void test(int** ptr)
{
    
    
	printf("num = %d\n", **ptr);
}
int main()
{
    
    
	int n = 10;
	int*p = &n;
	int **pp = &p;
	test(pp);   //传址传参
	test(&p);   //传址传参
	return 0;
}

思考：当函数的参数为二级指针的时候，可以接收什么参数？

void test(char **p)
{
    
     }
int main()
{
    
    
	char c = 'b';
	char*pc = &c;
	char**ppc = &pc;
	char* arr[10];
	test(&pc);
	test(ppc);
	test(arr);//Ok?
	return 0;
}

答：char**，&char* ，指针数组

十.函数指针

首先看一段代码：

#include <stdio.h>
void test()
{
    
    
	printf("haha\n");
}
int main()
{
    
    
	printf("%p\n", test);
	printf("%p\n", &test);
	return 0;
}

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？

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();

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。

十一.函数指针数组

1.定义

把函数的地址存到一个数组中，那这个数组就叫函数指针数组，那函数指针的数组如何定义呢？

思考：如下哪个是正确的？

int (*parr1[10]])();
int *parr2[10]();
int (*)() parr3[10]

答案是：parr1 ，parr1 先和 [] 结合，说明parr1是数组，数组的内容是什么呢？ 是 int (*)() 类型的函数指针

2.函数指针数组的用途：转移表

例（计算器）：

#include<windows.h>
#include <stdio.h>

int add(int a, int b)
{
    
    
	return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
    
    
	return a - b;
}
int mul(int a, int b)
{
    
    
	return a*b;
}
int div(int a, int b)
{
    
    
	return a / b;

}
int main()
{
    
    
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	do
	{
    
    
		printf("*************************\n");
		printf(" 1:add 2:sub \n");
		printf(" 3:mul 4:div \n");
		printf("*************************\n");
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
    
    
		case 1:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = add(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = sub(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = mul(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = div(x, y);
			printf("ret = %d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出程序\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
	system("pause");
	return 0;
}

使用函数指针数组的实现：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#define NUM 5
void Menu()
{
    
    
	printf("##############################\n");
	printf("#  1. Add            2. Sub  #\n");
	printf("#  3. Mul            4. Div  #\n");
	printf("#                    0. Exit #\n");
	printf("##############################\n");
	printf("Please Select # ");
}
int MyAdd(int x, int y)
{
    
    
	return x + y;
}
int MySub(int x, int y)
{
    
    
	return x - y;
}

int MyMul(int x, int y)
{
    
    
	return x * y;
}
int MyDiv(int x, int y)
{
    
    
	if (0 == y){
    
    
		printf("Warning: div zero!\n");
		return -1;
	}
	return x / y;
}
int MyExit(int x, int y)
{
    
    
	printf("Byebye!\n");
	system("pause");
	exit(0);
}
int main()
{
    
    
	int x, y;
	int input = 1;
	int ret = 0;
	int(*p[NUM])(int x, int y) = {
    
     MyExit, MyAdd, MySub, MyMul, MyDiv }; //转移表
	while (input)
	{
    
    
		Menu();
		scanf("%d", &input);
		if ((input <= 4 && input >= 1))
		{
    
    
			printf("输入操作数：");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = (*p[input])(x, y);
		}
		else
			printf("输入有误\n");
		printf("ret = %d\n", ret);
	}
	system("pause");
	return 0;
}

使用转移表大大简化了代码，提高了代码的可维护性

十二.指向函数指针数组的指针

指向函数指针数组的指针是一个 指针 指针指向一个 数组 ，数组的元素都是 函数指针。

如下是定义方法：

}void test(const char* str)
{
    
    
	printf("%s\n", str);
}
int main()
{
    
    
	//函数指针pfun
	void(*pfun)(const char*) = test;
	//函数指针的数组pfunArr
	void(*pfunArr[5])(const char* str);
	pfunArr[0] = test;
	//指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArr
	void(*(*ppfunArr)[10])(const char*) = &pfunArr;
	return 0;
}

十三.回调函数

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或 条件进行响应。

介绍一个比较函数qsort宏的原型定义在<stdlib.h>中

使用方法如下：

#include <stdio.h>
//qosrt函数的使用者得实现一个比较函数
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
    
    
	return (*(int *)p1 - *(int *)p2);
}
int main()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	int i = 0;
	qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);
	for (i = 0; i< sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	system("pause");
	return 0;
}

使用回调函数来实现qsort：

#include <stdio.h>
int int_cmp( void * p1, void * p2)
{
    
    
	return (*(int *)p1 - *(int *)p2);
}
void _swap(void *p1, void * p2, int size)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i< size; i++)
	{
    
    
		char tmp = *((char *)p1 + i);
		*((char *)p1 + i) = *((char *)p2 + i);
		*((char *)p2 + i) = tmp;
	}
}
void bubble(void *base, int count, int size, int(*cmp)(void *, void *))
{
    
    
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i< count - 1; i++)
	{
    
    
		for (j = 0; j<count - i - 1; j++)
		{
    
    
			if (cmp((char *)base + j*size, (char *)base + (j + 1)*size) > 0)
			{
    
    
				_swap((char *)base + j*size, (char *)base + (j + 1)*size, size);
			}
		}
	}
}
int main()
{
    
    
	int arr[] = {
    
     1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
	//char *arr[] = {"aaaa","dddd","cccc","bbbb"};
	int i = 0;
	bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("\n");
	system("pause");
	return 0;
}