深入理解指针(3)

目录

1. 字符指针变量

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2. 数组指针变量

2.1 数组指针变量是什么？

2.2 数组指针变量初始化的方式

3. 二维数组传参的本质

4. 函数指针变量

5. 函数指针数组

6. 转移表

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1. 字符指针变量

之前我们接触过了整形指针，即int*。那么同样的，字符指针就用char*来表示。

如下列代码：

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

char* pc就是字符指针，指向的是字符ch的地址

还有一种使用方法:

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("%s\n", pstr);return 0;
}

请同学们思考一下注释所问问题。

想必会有同学认为是把整个字符串一股脑放进pstr指针变量里了。但其实是仅仅把字符串 hello bit. 首字符的地址放到了pstr中。

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 pstr 中。

我们可以看一下这道出自《剑指offer》的和字符串相关的题。

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;
}

结果如下：

为什么会出现上图所示结果呢？原因是，str3和str4用了const,所以使得str3和str4指向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相同。

2. 数组指针变量

2.1 数组指针变量是什么？

回想一下我们学习的指针数组，指针数组是⼀种数组，数组中存放的是地址（指针）。

数组指针变量是指针变量？还是数组？ 答案是：指针变量。

我们已经熟悉：

（1）整形指针变量： int * pint; 存放的是整形变量的地址，能够指向整形数据的指针。

（2）浮点型指针变量： float * pf; 存放浮点型变量的地址，能够指向浮点型数据的指针。

   由上面两个例子可知，那数组指针变量应该是：存放的应该是数组的地址，能够指向数组的指针变量。

举个例子：

哪个是指针数组，哪个是数组指针呢？---- 其实编号1的是指针数组，编号2的是数组指针。

解释一下，p2先和*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个整型的数组。所以p2是一个指针，指向⼀个数组，叫数组指针。

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 数组指针变量初始化的方式

数组指针变量是用来存放数组地址的，那怎么获得数组的地址呢？就是我们之前学习的 &数组名 。

如果要存放个数组的地址，就得存放在数组指针变量中，如下：

我们调试也能看到 &arr 和 p 的类型是完全⼀致的。

现在对数组指针类型进行解析：

3. 二维数组传参的本质

有了数组指针的理解，我们就能够讲⼀下⼆维数组传参的本质了。

过去我们有⼀个⼆维数组的需要传参给⼀个函数的时候，我们是这样写的：

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;
}

这里实参是⼆维数组，形参也写成⼆维数组的形式，那还有什么其他的写法吗？

首先我们再次理解⼀下⼆维数组，⼆维数组其实可以看做是每个元素是⼀维数组的数组。也就是⼆维数组的每个元素是⼀个⼀维数组。那么二维数组的首元素就是第⼀行，是个⼀维数组。

如图：

所以，根据数组名是数组首元素的地址这个规则，二维数组的数组名表示的就是第⼀行的地址，是一维数组的地址。根据上面的例子，第⼀行的⼀维数组的类型就是 int [5] ，所以第⼀行的地址的类 型就是数组指针类型 int(*)[5] 。那就意味着⼆维数组传参本质上也是传递了地址，传递的是第⼀行这个⼀维数组的地址，那么形参也是可以写成指针形式的。

我们尝试写一下：
 

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+i)+j));// p+i对应的是每行一维数组的首元素的地址，对其解应用操作进入对应的一维数组，通过+j遍历每个一维数组中的元素地址，通过解引用操作取出}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;
}

总结：⼆维数组传参，形参的部分可以写成数组，也可以写成指针形式

4. 函数指针变量

4.1 函数指针变量的创建

什么是函数指针变量呢？ 根据前面学习整型指针，数组指针的时候，我们的类比关系，我们不难得出结论： 函数指针变量应该是用来存放函数地址的，未来通过地址能够调⽤函数的。

那么函数是否有地址呢？ 我们做个测试：

void test()
{printf("hehe\n");
}
int main()
{printf("test: %p\n", test);printf("&test: %p\n", &test);return 0;
}

确实打印出来了地址，所以函数是有地址的，函数名就是函数的地址，当然也可以通过 &函数名 的方式获得函数的地址。

如果我们要将函数的地址存放起来，就得创建函数指针变量咯，函数指针变量的写法其实和数组指针非常类似。如下：

函数指针类型解析：

4.2 函数指针变量的使用

#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;
}

输出结果如下：

4.3 两段有趣的代码

为了拓宽一下大家的眼界我从《C陷阱和缺陷》这本书中找了两段有趣的代码

代码一：

这段代码是一个示例，展示了如何错误地使用函数指针和内存地址。

这个表达式的意思是：将地址0转换为一个无参数、返回类型为void的函数指针，然后解引用这个函数指针并调用它。

在大多数操作系统和编译器中，尝试从地址0读取或执行代码是非法的，因为这通常是保留给操作系统内核使用的地址空间。在用户空间尝试访问或执行地址0的操作通常会导致程序崩溃或被操作系统终止，因为这是对无效内存地址的访问。

因此，这段代码在实际运行时几乎肯定会导致程序崩溃，因为它试图调用一个位于地址0的函数，这是不允许的。

代码2

这段代码是对signal函数的声明，signal函数用于设置程序接收到特定信号时的处理函数。通过设置信号处理函数，程序可以在接收到特定信号时执行特定的操作。

4.3.1 typedef 关键字

typedef 是用来类型重命名的，可以将复杂的类型，简单化。

比如，你觉得 unsigned int 写起来不⽅便，如果能写成 uint 就方便多了，那么我们可以这样写：

如果是指针类型，能否重命名呢？其实也是可以的，比如，将 int* 重命名为 ptr_t ,这样写：

那么要简化代码2，可以这样写：

5. 函数指针数组

数组是⼀个存放相同类型数据的存储空间，我们已经学习了指针数组

比如：

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？

大家先来个三选一吧：

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。

6. 转移表

函数指针数组的用途：转移表

举例：计算器的⼀般实现：

6.1 普通版本

#define _crt_secure_no_warnings
#include <stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)void menu(void)
{printf("*******************\n");printf("****1.ADD  2.SUB***\n");printf("****3.MUL  4.DIV***\n");printf("****** 0.EXIT *****\n");printf("*******************\n");
}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 = 0;do{menu();printf("请选择你想要实现的功能>");scanf("%d",&input);switch (input){case 1:{printf("请输入操作数>");int x = 0;int y = 0;scanf("%d,%d", &x, &y);int ret = ADD(x,y);// 加法printf("%d\n", ret);break;}case 2:{printf("请输入操作数>");int x = 0;int y = 0;scanf("%d,%d",&x,&y);int ret = SUB(x,y);// 减法printf("%d\n", ret);break;}case 3:{printf("请输入操作数>");int x = 0;int y = 0;scanf("%d,%d", &x, &y);int ret = MUL(x,y);// 乘法printf("%d\n", ret);break;}case 4:{printf("请输入操作数>");int x = 0;int y = 0;scanf("%d,%d", &x, &y);int ret = DIV(x,y);// 除法printf("%2f\n", ret);break;}case 0:{printf("退出计算器!\n");break;}default:{printf("输入错误，请重新输入!\n");break;}}} while (input);return 0;
}

6.2 进阶版本

使用函数指针数组的实现：

我们将这4个函数都放到一个函数指针数组里，当我们需要实行什么计算就通过什么下标来访问这个函数

#define _crt_secure_no_warnings
#include <stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)void menu(void)
{printf("*******************\n");printf("****1.ADD  2.SUB***\n");printf("****3.MUL  4.DIV***\n");printf("****** 0.EXIT *****\n");printf("*******************\n");
}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 x = 0;int y = 0;int input = 0;int(*p[5]) (int x,int y) = {0,ADD,SUB,MUL,DIV};do{menu();printf("请选择你想要实现的功能>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:{printf("请输入操作数>");scanf("%d,%d", &x, &y);int ret = p[input](x,y);// 加法printf("%d\n", ret);break;}case 2:{printf("请输入操作数>");int x = 0;int y = 0;scanf("%d,%d", &x, &y);int ret = p[input](x, y);// 减法printf("%d\n", ret);break;}case 3:{printf("请输入操作数>");int x = 0;int y = 0;scanf("%d,%d", &x, &y);int ret = p[input](x, y);// 乘法printf("%d\n", ret);break;}case 4:{printf("请输入操作数>");int x = 0;int y = 0;scanf("%d,%d", &x, &y);int ret = p[input](x, y); // 除法printf("%d\n", ret);break;}case 0:{printf("退出计算器!\n");break;}default:{printf("输入错误，请重新输入!\n");break;}}} while (input);return 0;
}

这章到这里就结束了~希望大家都能有所收获哈