C语言灵魂核心——指针深度修炼
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指针的主题，我们在初级阶段的《指针》章节已经接触过了，我们知道了指针的概念：
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。
这个章节，我们继续探讨指针的高级主题。
1. 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* ;
一般使用:
int main()
{
char ch = 'w';
char *pc = &ch;
*pc = 'w';
return 0;
}这里指针pc放的ch的地址，而ch放了一个字符'w'。
还有一种使用方式如下：
int main()
{
const char* pstr = "hello bit.";//这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗？
printf("%sn", pstr);
return 0;
}注：一个指针变量在32位机器下是4个字节，所以一个指针变量是存不下一个字符串的。
代码 const char* pstr = "hello bit."特别容易让同学以为是把字符串 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。
该指针变量存入的是该字符串首字符的地址。并且可以通过该地址打印出后面的字符，并且该指针变量加入const使代码更为严谨。
那就有可这样的面试题：
#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 samen");
else
printf("str1 and str2 are not samen");
if(str3 ==str4)
printf("str3 and str4 are samen");
else
printf("str3 and str4 are not samen");
return 0;
}这里最终输出的是：
注：str1和str2是否相等比较的不是该数组的内容，而是比较该数组名首元素的地址，而两个数组名的首元素的地址必然不相等。
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. 指针数组
在《指针》章节我们也学了指针数组，指针数组是一个存放指针的数组。
这里我们再复习一下，下面指针数组是什么意思？
整型数组 - 存放整型的数组
字符数组 - 存放字符的数组
指针数组 - 存放指针(地址)的数组
int* arr1[10]; //整形指针的数组
char *arr2[4]; //一级字符指针的数组
const char* arr[4] = { "abcdef","qwer", "hello bit", "hehe" };
char **arr3[5];//二级字符指针的数组例子：指针数组
#include<stdio.h>
int main()
{
int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 };
int arr2[5] = { 2,3,4,5,6 };
int arr3[5] = { 3,4,5,6,7 };
int arr4[5] = { 0,0,0,0,0 };
//指针数组
int* arr[4] = {arr1, arr2, arr3, arr4};
int i = 0;
for (i = 0; i < 4; i++)
{
int j = 0;
for (j = 0; j < 5; j++)
{
printf("%d ", *(arr[i] + j));//arr[i][j]
}
printf("n");
}
return 0;
}
这里是用一维数组来模拟二维数组，但是该一维数组不一定是连续的，因为严格意义上的二维数组的地址是连续的，所以该模拟的二维数组不是严格意义上的二维数组
3. 数组指针
3.1 数组指针的定义
数组指针是指针？还是数组？
答案是：指针。
我们已经熟悉：
整形指针： int * pint; 能够指向整形数据的指针。
浮点型指针： float * pf; 能够指向浮点型数据的指针。
那数组指针应该是：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？p1是指针数组
p2是数组指针
解释：
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。
3.2 &数组名VS数组名
对于下面的数组：
int arr[10];arr 和 &arr 分别是啥？
我们知道arr是数组名，数组名表示数组首元素的地址。
那&arr数组名到底是啥？
我们看一段代码：
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {0};
printf("%pn", arr);
printf("%pn", &arr);
return 0;
}
可见数组名和&数组名打印的地址是一样的。
难道两个是一样的吗？
我们再看一段代码：
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = { 0 };
printf("arr = %pn", arr);
printf("&arr= %pn", &arr);
printf("arr+1 = %pn", arr+1);
printf("&arr+1= %pn", &arr+1);
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）
本例中 &arr 的类型是： int(*)[10] ，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40.
3.3 数组指针的使用
那数组指针是怎么使用的呢？
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。
看代码：
#include <stdio.h>
void print_arr1(int(*arr)[5], int row, int col)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < row; i++)
{
int j = 0;
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 };
//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_arr1(arr, 3, 5);
return 0;
}注意：这里不能用二级指针来当做形参来接收它的数组的地址，类型不匹配。
学了指针数组和数组指针我们来一起回顾并看看下面代码的意思：
int arr[5];//整型数组，数组是5个元素
int *parr1[10];//指针数组，每个元素是int*类型
int (*parr2)[10];//数组指针，该指针指向一个数组，数组是10个元素，每个元素是int类型
int (*parr3[10])[5];//数组指针数组。parr3是一个数组，数组的元素有10个，数组每个元素的类型是int (*)[5]的数组指针类型
4. 数组参数、指针参数
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？
4.1 一维数组传参
#include <stdio.h>
void test(int arr[])//ok?可以
{}
void test(int arr[10])//ok?可以
{}
void test(int *arr)//ok?可以
{}
void test2(int *arr[20])//ok?可以
{}
void test2(int **arr)//ok?可以
{}
int main()
{
int arr[10] = {0};
int *arr2[20] = {0};
test(arr);
test2(arr2);
}4.2 二维数组传参
void test(int arr[3][5])//ok？可以
{}
void test(int arr[][])//ok？不可以，列的元素个数不可以省略
{}
void test(int arr[][5])//ok？可以
{}
//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？不可以，数组的地址不可以用一级指针接收，要用数组指针接收
{}
void test(int* arr[5])//ok？不可以
{}
void test(int (*arr)[5])//ok？可以，这个是数组指针
{}
void test(int **arr)//ok？不可以，数组的地址要数组指针接收，不可以用二级指针接收，类型不匹配
{}
int main()
{
int arr[3][5] = {0};
test(arr);
}4.3 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("%dn", *(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？
比如：
void test1(int *p)
{}
//test1函数能接收什么参数？
int a =10;//可以接收变量a的地址
int arr[10];//可以传数组名4.4 二级指针传参
#include <stdio.h>
void test(int** ptr)
{
printf("num = %dn", **ptr);
}
int main()
{
int n = 10;
int*p = &n;
int **pp = &p;
test(pp);
test(&p);
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);//ok
test(ppc);//ok
test(arr);//ok
return 0;
}这里的test传参都是可以的
5. 函数指针
首先看一段代码：
#include <stdio.h>
void test()
{
printf("hehen");
}
int main()
{
printf("%pn", test);
printf("%pn", &test);
return 0;
}void test()
{
printf("hehen");
}
//下面pfun1和pfun2哪个有能力存放test函数的地址？
void (*pfun1)();
void *pfun2();输出的结果：
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 test()
{
printf("hehen");
}
//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。
代码例子：
#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int main()
{
//int (*pf)(int, int) = &Add;
int (* pf)(int, int) = Add;//这里Add的函数名就是函数的地址所以不用取地址符号
//int ret = Add(2, 3);
int ret = pf(2, 3);//利用函数指针调用函数，pf指向的就是Add的地址，所以就不需要解引用也是调用该函数
printf("%dn", ret);
//int (*pf)(int, int) = Add;
//&函数名和函数名都是函数的地址
//pf 是一个存放函数地址的指针变量 - 函数指针
return 0;
}
这样一样可以实现加法函数的调用，并且返回正确的结果
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，
比如：
int *arr[10];
//数组的每个元素是int*那要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？
定义：int (*parr1[10])();
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。
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( "*************************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 = %dn", ret);
break;
case 2:
printf( "输入操作数：" );
scanf( "%d %d", &x, &y);
ret = sub(x, y);
printf( "ret = %dn", ret);
break;
case 3:
printf( "输入操作数：" );
scanf( "%d %d", &x, &y);
ret = mul(x, y);
printf( "ret = %dn", ret);
break;
case 4:
printf( "输入操作数：" );
scanf( "%d %d", &x, &y);
ret = div(x, y);
printf( "ret = %dn", 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 x, int y)
{
return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{
return x - y;
}
int Mul(int x, int y)
{
return x * y;
}
int Div(int x, int y)
{
return x / y;
}
int main()
{
int input = 1;
int ret = 0;
int x, y = 0;
int (*p[5])(int x, int y) = { NULL,Add,Sub,Mul,Div };
do
{
printf("*************************n");
printf("****1.Add 2.Sub********n");
printf("****3.Mul 4.Div********n");
printf("*************************n");
printf("请选择:n");
scanf("%d",&input);
if (input >= 1 && input <= 4)
{
printf("输入操作数：");
scanf("%d %d", &x, &y);
ret = p[input](x, y);
printf("%dn", ret);
}
else if(input==0)
{
printf("退出计算器n");
break;
}
else
{
printf("输入错误，请重新输入n");
}
} while (input);
return 0;
}7. 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。
注：qsort库函数需要四个参数，那么每个参数表示什么意思呢？
void qsort(void* base, //待排序的数组的起始地址
size_t num, //元素个数
size_t width, //一个元素的大小
int (*cmp)(const void* e1, const void* e2)//两个元素的比较函数
);
我们知道，冒泡排序如果实现的话，只能进行一种数据类型的排序，那么我们想排序多种数据类型应该怎样做呢？这时我们就可以利用C语言的库函数qsort来进行排序了
首先演示一下qsort函数的使用：
#include<stdio.h>
//实现一个比较整型的函数
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
//使用qsort对数组进行排序，升序
void test1()
{
int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//bubble_sort(arr, sz);
//库函数中一个排序函数：qsort
qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
//打印
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
}
int main()
{
test1();
return 0;
}注：这里是利用qsort库函数来实现int类型数据的排序
我们该如何来模拟实现qsort呢?
代码演示：
模拟实现qsort来进行冒泡排序
#include<stdio.h>
//模拟实现bubble_qsort函数
void Swap(char* buf1, char* buf2,int width)
{
for (int i = 0; i < width; i++)
{
char temp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = temp;
buf1++;
buf2++;
}
}
int cmp(const void *e1,const void *e2)
{
return (*(int*)e1) - (*(int*)e2);
}
void bubble_qsort(void*base,size_t num,size_t width,int (*cmp)(const void *e1,const void *e2))//第四个参数为函数指针，为了实现回调函数
{
for (int i = 0; i < num - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < num - 1 - i; j++)
{
if (cmp((char*)base+j*width, (char*)base + (j+1) * width)>0)//回调函数的调用，判断前面的数大于后面的数就进行交换
{
Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width,width);
}
}
}
}
int main()
{
int arr[10] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
bubble_qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp);
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}好了！小编的指针进阶分享到这里就结束了，如果有什么不足的地方请大佬多多指点一二！！