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[C++知识库]C语言的指针进阶

C语言的指针进阶

c语言的指针初级回顾

在c语言中，指针这个词想必大家都不陌生了。我们来回顾一下指针的概念：

1.指针是一个变量，用来存放地址，地址标识了一块内存空间
2.指针的大小是固定的4/8个字节（32位/64位）
3.指针是有类型的，指针的类型不同决定了±整数的步长，指针解引用操作时候的权限
4.指针的运算（指针±证书、指针±指针、指针的关系运算）

指针的运用可以贯穿整个c语言，甚至是cpp，那么仅仅了解指针的基本概念和初等使用显然是不够的，今天来探讨一下指针的进阶。

1.字符指针

指针的一种类型：字符指针 char*

一种使用方式

int main()
{
	char ch = 'w';
	char* pc = &ch;
	printf("%d\n", ch);
	*pc = 'c';
	printf("%d\n", ch);
	return 0;

}

这一段代码编译出来的结果是：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-L89IlUCs-1631531314679)(C:\Users\kiwi\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210913162301016.png)]

很显然119是字符‘w’的ASSIC码值，99是字符‘c’的ASSIC码值，通过字符指针 pc，追溯到放置字符‘w’的ch的地址，将对应地址里放置的字符‘w’修改为了字符‘c’。

另外一种使用方式

int main()
{
	char* pstr = "hello developer.";
		printf("%s\n", pstr);
	return 0;
}

代码 hello developer是将整个字符串 hello developer 放在了字符指针pstr之中吗？

其实它的本质是将**字符串“hello developer”的首地址**放在了pstr之中。

通过这个细节的地方有一道很有意思的面试题和大家分享一下：

#include <stdio.h>
int main()
{
    char str1[] = "hello developer";
    char str2[] = "hello developer";
    char str[] = "hello developer";
    char* str3 = str;
    char* str4 =str;

    if (str1 == str2)
        printf("str1 and str2 are the same\n");
    else
        printf("str1 and str2 are not the same\n");

    if (str3 == str4)
        printf("str3 and str4 are the same\n");
    else
        printf("str3 and str4 are not the same\n");
    return 0;
}

这段代码最终编译的结果是：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-HeGufbDq-1631531314681)(C:\Users\kiwi\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210913165402786.png)]

你做对了吗？

下面给出合理解释：当用相同的字符串去初始化不同的数组 str1和str2的时候，计算机会**开辟出不同的内存空间**，所以str1和str2不相同。

? 而当两个不同的指针str3和str4指向的同一个字符串常量的时候，他们**实际上会指向同一块内存**，所以str3和str4相同。

2.数组指针和数组指针

（1）数组指针

*int pint ：*指向整型数据的指针 float pint :指向浮点型数据的指针

那么数组指针是：指向数组的指针。

以下哪个是数组指针呢？？？

int * p1[10];
int (*p2)[10];

答案：数组指针是 int (*p2)[10]

注意：[]的优先级要高于，但是加上括号（），则p2可以先和 * 结合成为一个指针，p2实际上是一个指向大小为10个整型的数组，所以p2是一个数组指针*

那么数组指针该怎么使用呢？

既然数组指针指向的数组，那是不是可以说数组指针中存放的是数组的地址。看看一个用法：

#include <stdio.h>
void print_arr1(int arr[3][5],int row,int col)
{
    int i=0;
    for(i=0;i<row;i++)
    {
        for(i=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);
    print_arr2(arr,3,5);
    return 0;
}

（2）指针数组

那上面的 int*p1[10] 不是数组指针，那是什么呢？

其实不难猜出它属于 指针数组

指针数组的本质是一个数组，是一个存放指针的数组，让我们举一些例子：

int* arr1[10];// 放着整型指针的数组
char* arr2[4];//放着一级字符指针的数组
char** arr3[5];//放着二级字符指针的数组

（3）指针传参和数组传参

我们在使用指针数组和数组指针的时候，难免要将数组或者指针传给函数，那函数该如何设计呢？

A. 一维数组传参

#include <stdio.h>
void test(int arr[])//ok?                     OK
{}
void test(int arr[10])//ok?                   OK
{}
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};//指针数组
 test(arr);
 test2(arr2);
}

B.二维数组传参

void test(int arr[3][5])//ok？              OK
{}
void test(int arr[][])//ok？                 NO!!!!!!!!!  二维数组传参只能省略第一个[]的数字 
{}
//因为对于一个二维数组，可以不知道它的行，但是必须要知道它有多少列，即一行有多少个元素

void test(int arr[][5])//ok？                OK
{}
void test(int *arr)//ok？                   NO!!!!
{}
//二维数组传首元素的地址，其实是传了 二维数组第一行的地址
void test(int* arr[5])//ok？                NO!!!  
{}
void test(int (*arr)[5])//ok？              OK
{} 
// 通过main函数里可知，此时的test的函数里需要的参数为 数组指针（如上） 来指向一个二维数组，而不是整型指针（如上上）
void test(int **arr)//ok？                 NO!!!!!
{}
int main()
{
 int arr[3][5] = {0};
 test(arr);
}

C.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\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指向 arr的首地址，传给函数
 print(p, sz);
 return 0;
}

D.二级指针传参

#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);//这里的二级指针pp其实就是p指针的地址
 test(&p);
 return 0;
}

运行结果为：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mpqRvxc9-1631531314683)(C:\Users\kiwi\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210913180600746.png)]

当函数的参数为二级指针的时候，可以接收什么参数呢？？

void test(char **p)
{
 printf（“%d”，char** p）;
}
int main()
{
 char c = 'b';
 char*pc = &c;
 char**ppc = &pc;
 char* arr[10];
 test(&pc);//OK?          OK
 test(ppc);// OK?         OK
 test(arr);//OK?          OK,因为arr是一个指针数组，而将arr传进去，相当于将arr首元素指针的地址传进去，相当于二级指针
 return 0;
}

3.函数指针和指针函数

我们首先看一段代码把

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

那它的运行结果是什么呢？？？

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QTsoUMyy-1631531314685)(C:\Users\kiwi\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210913182255886.png)]

输出的这两个地址，都是函数 test的地址，那这些函数的地址该如何保存起来呢？？下图中的pfun1还是pfun2呢？？

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();

上文提到过()的优先级要高于*，所以 void ( *pfun1)() 用括号使得 与pfun1先结合，成为一个*函数指针，它指向的是一个函数，指向的函数无参数，返回值类型为void，那么void *pfun2()是什么呢？没有括号，那么pfun2先与后面的（）结合，成为一个函数，返回值为void，称为 指针函数，其实 void和 void不一样， void并不是空，也不是什么都不返回，而是可以返回任何一个类型的指针*。

总结一下：

void ( *pfun1)() 函数指针

void *pfun2() 指针函数

4.函数指针数组

数组是一个存放同类型数据的存储空间，比如指针数组：

int* arr[10];

那么如果将指针里存放函数的地址，这个指针又存放在数组中，这个数组称为 函数指针数组，那么以下哪个是函数指针数组呢？？？

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

答案是 int (*parr1[10])() parr1先与（）结合，所以parr1是一个数组，数组里面包含着函数指针，所以应该是int（*）（）的类型成为指针，而不是parr2里的数组里面的 int * （）的指针函数，函数里存放着指针而已。parr3其实形式基本正确，但是命名符号要放进去，不能放后面。

用函数指针数组实现一个计算器：

#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;
     int(*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div }; //函数指针数组
     while (input)
     {
          printf( "*************************\n" );
          printf( " 1:add           2:sub \n" );
          printf( " 3:mul           4:div \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);
         }
          else
               printf( "输入有误\n" );
          printf( "ret = %d\n", ret);
     }
      return 0;
}

5.指向函数指针数组的指针

指向函数指针数组的指针是什么呢？？

一个指针指向一个数组，数组的元素都是 函数指针

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;
}

6.回调函数

1.回调函数的定义

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。

2.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;
}

3.那我们用回调函数可不可以模拟实现qsort函数呢？？？？

#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);//熟练运用数组的参数调用
         *(( char *)p1 + i) = *((char *) p2 + i);//交换的核心
       *(( 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;
     (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;
}