c语言指针进阶——详解

编程语言 2023-05-04 14:48:49 阅读次数: 0

前言：
指针的主题，我们知道指针的基本概念是：

  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。
    接下来我们将继续探讨指针的高级主题——指针进阶。

目录

  1. 字符指针
  2. 数组指针
  3. 指针数组
  4. 数组传参和指针传参
  5. 函数指针
  6. 函数指针数组
  7. 指向函数指针数组的指针
  8. 回调函数

1.字符指针

在我们的指针类型中，有一种类型叫字符指针类型即(char*),他是用来存放字符地址的或者说叫指向字符的指针。

我们一般可以这样使用字符指针：

#include<stdio.h>
int main()
{
    
       
   char c = 'x';
   char * pc = &c;//这是把char型变量c的地址存放在字符指针变量pc里
   *pc = 'm';//字符指针变量解引用，然后把'm'赋值给*pc
   return 0 ;
}

还有一种字符指针的使用方法：

#include<stdio.h>
int main ()
{
    
    
  
  const char* arr = "hello world";//这里是把首字符的地址即'h'
  //的地址存放到arr里面了
  printf("%s\n",arr);
  return 0;
}

代码 const char* arr = “hello world”;很容易被大家认为是把整个字符串都存放到arr里面去了，但是本质上是把"hello world"的首元素地址放到arr里面去了。
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 arr 中。

有着这样一道题：

#include <stdio.h>
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;
}

这段代码的输出结果是这样的：
在这里插入图片描述

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。

2.数组指针

2.1数组指针的定义

我们前面c语言指针初阶的时候都知道 指针有指向整型数据的指针（int*）,还有指向浮点型数据的指针（float*),我们可以通过类比知道：

数组指针是能够指向数组的指针

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
    int (*p) [20];//这里的p就是一个数组指针
 return 0;
}

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20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。

2.2 &数组名VS数组名

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int arr[20] = {
    
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("arr = %p\n", arr);
	printf("&arr = %p\n", &arr);
	return 0;
}

这里我们知道arr是数组名，而数组名是数组首元素的地址，但是&arr又是代表什么呢？
我们看一下上面那段代码的输出结果是：
在这里插入图片描述
我们发现&arr跟arr的地址竟然是同一个位置，但是我们如果再来看一下这一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    
    
	int arr[20] = {
    
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	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;
}

我们看一下这一段代码的输出结果：

我们发现arr跟arr+1相比加了4个字节，一个整型元素的大小，而&arr和&arr+1相比却多了（这里C在16进制中代表12）1216-716=80个字节，而这个数组的大小是20个元素，每个元素占用4个字节，20*4=80；所以这里的&arr取得是整个数组的地址。

本例中 &arr 的类型是： int(*)[20] ，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80.

这里给大家补充一下：
数组名绝大部分情况下是数组首元素的地址
但是有2个例外：

  1. sizeof(数组名) - sizeof内部单独放一个数组名的时候，数组名表示的整个数组，计算得到的是数组的总大小
  2. &arr - 这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址,从地址值的角度来讲和数组首元素的地址是一样的，但是意义不一样

2.3 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。

#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：

#include <stdio.h>
void print_arr1(int arr[3][5], int row, int col)
{
    
    
  int i = 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;
  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);
  return 0;
}

3.指针数组

指针数组是一个存放指针的数组，其每一个元素都是一个指针

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
   int* arr1[6]; //整形指针的数组
   char *arr2[6]; //一级字符指针的数组
   char **arr3[6];//二级字符指针的数组
   int s1[] = {
    
    1,3,5,7,9};
   int s2[] = {
    
    2,4,6,8,10};
   int s3[] = {
    
    0,0,0,0,0};
   int *arr[] = {
    
    s1,s2,s3};//arr是一个存放整型指针的数组
      return 0;
}

4. 数组传参和指针传参

我们把数组传参分为一维数组传参和二维数组传参两个小的部分，同时指针也是一级指针传参和二级指针传参

4.1一维数组传参

一维数组传参，形参可以是指针，也可以是数组，如下代码：

//一维数组传参，形参是数组
void print1(int arr[10], int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
 printf("\n");
}

//一维数组传参，形参是指针
void print(int *arr, int sz)
{
    
    
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
    
    
	//printf("%d ", arr[i]);
		printf("%d ", *(arr+i));
	}
 printf("\n");
}


int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	print(arr, sz);
	return 0;
}

4.2 二维数组传参

二维数组传参在我看来有三种传参方式：
1.形参是二维数组
2.形参是数组指针
3.形参是二级指针

//形参是二维数组
void print1(int arr[3][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 ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}
//形参是数组指针
void print(int(*arr)[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 ", *(*(arr + i) + j));//arr[i]
			printf("%d ", arr[i][j]);//arr[i]
		}
		printf("\n");
	}
}

int main()
{
    
    
	int arr[3][5] = {
    
    1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6, 3,4,5,6,7};
	//二维数组的数组名，也表示首元素的地址
	//二维数组的首元素是第一行
	//首元素的地址就是第一行的地址,是一个一维数组的地址
	//
	print(arr, 3, 5);
	return 0;
}

在这里插入图片描述

4.3一级指针传参

如果函数中的形参接收类型是一级指针，我们可以直接传一级指针，一级指针可以是我们一维数组的首元素地址。

#include <stdio.h>
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;
}

运行结果如下：
在这里插入图片描述

4.4二级指针传参

二级指针：
二级指针是指向指针的指针，而指针存放的是内存的地址，即二级指针存放的是一级指针本身的地址，由于指针数组以数组名arr作为实参传递给函数display(char ptr, int len)中的形参ptr，数组名是数组首元素的地址，而数组arr每个元素都是指针，也就是将首元素即指针本身的地址传递过去，因为二级指针指向的是一级指针本身的地址，所以ptr=arr是成立的，也就是二级指针可以作为指针数组的形参，数组传递后的接收结果ptr=&arr、ptr+1=&arr 、ptr+2=&arr ，二级指针ptr指向了指针数组arr。

代码如下：

#include <stdio.h>
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;
}

二级指针传参可以直接接收二级指针，也可以接收一级指针(int *p )取地址，即（&p）。
当然还可以接收存放一级指针的数组的数组名即首元素地址。

#include <stdio.h>
void test(int** ptr)
{
    
    
printf("num = %d\n", **ptr);
}
int main()
{
    
    
int m = 6;
int* p1 = &m;

int (*arr)[10]={
    
    p1};
test(arr);
return 0;
}

5. 函数指针

我们前面已经学习了字符指针和数组指针，那么还有一种我们经常用的函数，它也有与之对应的指针，叫函数指针。

函数指针可以存放的是函数的地址，而其实 &函数名 得到的就是函数的地址。

如下代码是通过函数名或函数指针来调用函数的：

int Add(int x, int y)
{
    
    
	return x + y;
}
int main()
{
    
    
	printf("%p\n", &Add);
	printf("%p\n", Add);
	//pf就是函数指针
	int (* pf)(int, int) = Add;//函数的地址要存起来，就得放在【函数指针变量】中
	
	int ret = (*pf)(3, 5);
	//int ret = Add(3, 5);
	//int ret = pf(3, 5);

	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

代码运行如下：
在这里插入图片描述

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

运行结果：
在这里插入图片描述

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 function()
{
    
    
printf("hello world\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。

6. 函数指针数组

数组是一个存放相同类型数据的存储空间，那我们已经学习了指针数组，如下：

int* p[20];

这是一个指针数组，数组的每个元素都是一个整形指针即（int*），那如果我们要把一个函数指针类型存放到数组里面该怎么实现呢？
代码如下：

int (* p[4])(int ,int);//这是一个存放函数指针的数组，
//返回类型为int,函数参数是两个int类型的参数。

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

函数指针数组的用途：转移表
例子：（计算器）

#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("  0:exit           \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");
breark;
    default:
       printf( "选择错误\n" );
       break;
   }
} while (input);
 
  return 0;
}

模拟计算器程序运行过程：
在这里插入图片描述
但是我们会发现计算器的实现过程用的方法使得代码看起来比较冗余，这就可以通过一种方法来进行优化，我们这里通过使用函数指针数组来实现：

#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;
    int(*p[5])(int x, int y) = {
    
     0, add, sub, mul, div }; //转移表
    while (input)
    {
    
    
        printf("*************************\n");
        printf(" 1:add      2:sub \n");
        printf(" 3:mul      4:div \n");
        printf(" 0:exit           \n");
        printf("*************************\n");
        printf("请选择：");
        scanf("%d", &input);
        if ((input <= 4 && input >= 1))
        {
    
    
            printf("输入操作数：");
            scanf("%d %d", &x, &y);
            ret = (*p[input])(x, y);
            printf("ret = %d\n", ret);
        }
        else if(input!=0)
            printf("输入有误\n");
        
    }
    printf("退出程序");
    return 0;
}

运行过程如下：
在这里插入图片描述
可以看出来实现了同样的功能，该方法就要更加简单一些。

7.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 ;
如何定义？

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)[5])(const char*) = &pfunArr;
return 0;
}

8. 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。

首先演示一下qsort函数的使用：

#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");
  return 0;
}

使用回调函数，模拟实现qsort（采用冒泡的方式）。
注意：这里第一次使用 void* 的指针，讲解 void* 的作用

#include <stdio.h>
int int_cmp(const void * p1, const 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");
  return 0;
}

总结

通过上述介绍，相信大家对于指针有了更深层次的了解了，我们这里涉及到了指针，数组，函数以及他们的结合使用，使得我们的类型更为的多种多样，这样更有利于我们的灵活运用，通过上述的某些知识点的使用方法，相信大家可以找到相对应的使用场景，好了，小白的知识点介绍就到这了，大家继续加油！

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转载自blog.csdn.net/weixin_63181097/article/details/129209916
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