C语言_指针（2）

1.指针与数组的关系

1.1 数组名

先看代码：

#include <stdio.h>
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;}

运行结果是这样的：
在这里插入图片描述
我们可以看到，数组名和数组首元素地址打印出的结果一模一样。其实，数组名就是数组首元素的地址。但有两个例外：

sizeof(数组名)：sizeof中单独放数组名，表示的是整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节。
&数组名：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，任何地方的数组名只表示首元素地址。

我猜，这个时候，有些朋友会运行下面的代码，想找出arr和&arr的差异：

#include <stdio.h>
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;
}

运行出来三个一模一样的地址，这时，屏幕面前的朋友会质疑区分arr和&arr的必要性。

其实他们的差异可以体现在指针的运算上，如arr与arr+1相差4个字节，而&arr与&arr+1相差40个字节。他们本身的大小不同，运算的跨度自然也相异。

有兴趣的朋友可以运行一下下方的代码：

#include <stdio.h>
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;
}

1.2 使用指针访问数组

代码如下：

#include<stdio.h>int main(){int arr[10] = {0};int i = 0;int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);int *p = arr;for(i=0; i<sz; i++){scanf("%d",p+i);//可以写arr+i}for(i=0; i<sz ; i++){printf("%d",*(p+i));//可以写*(arr+i)}return 0;
}

这段代码中说明了指针访问数组的方式。
我们知道数组元素的访问是用arr[i]的，那arr已经赋值给p，用p[i]可以达到同样效果吗？

答案是可以，有以下代码：

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = {0};int i = 0;int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);int* p = arr;for(i=0; i<sz; i++){scanf("%d", p+i);}for(i=0; i<sz; i++){printf("%d ", p[i]);}return 0;
}

运行结果与第一段代码别无二致，所以我们可以知道本质上p[i]等价于*(p+i)，同理arr[i]等价于*(arr+i)。

数组元素的访问在编译器处理时，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。

1.3 一维数组传参的本质

先看代码：

#include<stdio.h>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;
}

运行结果如下：

在这里插入图片描述
我们可以看到，在函数内部是没有正确获得数组的元素个数的。

我们知道，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传递的是数组首元素的地址。

所以函数形参理论上应该用指针变量来接收首元素的地址。正是因为函数的参数部分的本质是指针变量，所以当首元素地址传入函数时，数组名变成了一个彻彻底底的地址，sizeof(arr)返回的是一个地址的大小。

注：
一维数组传参，函数形参的部分既可以写成数组的形式，也可以写成指针的形式。如下函数代码段：

void test(int* arr){//指针形式的形参printf("%d",sizeof(arr));//计算的是一个指针变量的大小
}

1.4 指针数组

指针数组，听到这个名字，有些朋友就会郁闷了，指针数组是指针还是数组？

我们可以类比一下，整形数组，即存放整形的数组，既然这样，那指针数组不就是存放指针的数组咯。

1.4.1 指针数组的定义

我们在定义整形数组和字符数组时，分别用了int和char，所以数组的内容是什么类型就用什么类型来定义。

如定义一个字符指针数组和整形指针数组：

char* arr[5] = {NULL};
int* arr1[6] = {NULL};

1.4.2 指针数组模拟二维数组

代码实现如下：

#include<stdio.h>int main(){int arr1[] = {1,2,3,4,5};int arr2[] = {2,3,4,5,6};int arr3[] = {3,4,5,6,7};int* p[3] = {arr1,arr2,arr3};int i = 0;int j = 0;for(i=0;i<3;i++){for(j=0;j<5;j++){printf("%d\t",p[i][j]);//等同于 *(*(p+1)+j)}}return 0;
}

上方代码模拟出了二维数组的效果，但与二维数组有所差异，它的行与行之间不是连续的。

1.5 数组指针变量

1.5.1 对数组指针变量形式的理解

数组指针变量，顾名思义，是用来存放数组地址的。形式如下：

int (*p)[10]

解释：p先与*结合，说明p是一个指针变量，然后指针指向的是一个大小为10个整形的数组。所以p是一个指针，指向一个数组，叫数组指针。

数组指针的初始化方式如下：

int arr[10] = {0};
int(*p) = &arr;

注：
[ ]的优先级高于 * 号，所以必须加上()保证p先和 * 结合。

1.5.2 二维数组传参的本质

二维数组传参代码如下：

#include<stdio.h>void test(int a[3][5], int r, int c){int i = 0;int j = 0;for(i=0; i<r; i++){for(j=0; j<c; j++){printf("%d",a[i][j]);}printf("\n");}
}
int main(){int arr[3][5] = {{1,2,3,4,5}, {2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7}};test(arr, 3, 5);return 0;
}

二维数组可以看做每个元素为一维数组的数组。那么二维数组的首元素就是第一行，是一个一维数组。如下图所示：

在这里插入图片描述
二维数组传参传的也是首元素的地址，也就是第一行这个一维数组的地址，拿上方代码举例子，二维数组中元素是int [5]；所以首元素地址的类型就是数组指针类型 (int(*)[5]) 。当然，函数形参也可以写成指针形式的。如下方函数代码段：

#include<stdio.h>void test(int (*p)[5], int r, int c){int i = 0;int j = 0;for(i=0; i<r; i++){for(j=0; j<c; j++){printf("%d",*(*(p+1)+j));}printf("\n");}
}

2. 指针与函数的关系

2.1 函数指针变量

函数指针变量是用来存放函数地址的，函数地址可以通过函数名和&函数名的方式获得。

函数指针类型解析如下：
在这里插入图片描述

2.1.1 函数指针变量的创建

函数指针变量的创建有两种情况，代码如下：

无参数时：

void test(){printf("hello world!!");
}void (*pf1)() = test;
void (*pf2)() = &test;

有参数时：

int Add(int x, int y){return x+y;
}void (*pf3)(int, int) = Add;//x和y写上或省略都可以
void (*pf4)(int x,int y) = &Add;

2.1.2 函数指针变量的使用

先看代码：

#include<stdio.h>int Add(int x, int y){return x+y;
}int main(){int (*pf3)(int, int ) = Add;printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));printf("%d\n", pf3(3, 5));return 0;
}

输出结果：
在这里插入图片描述
可以通过函数指针调用指针指向的函数。

分享俩个有趣的代码：
代码一：

(*(void (*)())0)();

代码二：

 void (*signal(int , void(*)(int)))(int);

这两段代码都出自《C陷阱与缺陷》。

2.2 函数指针数组

函数指针数组的定义形式如下：

int (*parr[2])();

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

函数指针数组的用途：转移表

例如，计算器的一般实现：

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

使用函数指针数组的实现：

#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);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(imput = 0){printf("退出计算器\n")；}else{printf("输入有误\n");}}while(input);return 0;
}

3. 字符指针变量

字符指针char* 有两种使用方式。
一般使用：

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

还有一种使用方式如下：

int main(){const char* pstr = "hello";return 0;
}

代码 const char* pstr = “hello”;的本质是把字符串hello首字符的地址放到了pstr中。

《剑指offer》中有一到和字符串相关的题，我们来一起看一下：

#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");elseprintf("str1 and str2 are not same\n");if(str3 ==str4)printf("str3 and str4 are same\n");elseprintf("str3 and str4 are not same\n");return 0;
}