C语言超详细指针知识（二）

在上一篇有关指针的博客中，我们介绍了指针的基础知识，如：内存与地址，解引用操作符，野指针等，今天我们将更加深入的学习指针的其他知识。

1.指针的使用和传址调用

1.1strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串长度，统计的是字符串中\0之前的字符个数

 函数原型如下：

size_t strlen (const char* str);

 参数str接收一个字符串的起始地址，然后开始统计字符串中\0之前的字符个数，最终返回长度。关于strlen函数的详细介绍网页：
strlen - C++ Referencehttps://legacy.cplusplus.com/reference/cstring/strlen/?kw=strlen我们要实现该函数的模拟实现，就要从字符串起始地址开始逐个遍历字符，只要不是\0字符，计数器就加一， 直到\0结束。

#include<stdio.h>
#include<assert.h>int my_strlen(char* str)
{assert(str != NULL);char* pz = str;while (*pz != '\0'){pz++;}return pz - str;
}int main()
{int len = my_strlen("abcdef");printf("%d\n", len);return 0;
}

 在代码里，我们用到了assert断言，他帮助我们判断str是否为空指针，如果是，程序会报错。

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1.2传值调用和传址调用

学习指针的目的是使⽤指针解决问题，那什么问题，非指针不可呢？

例：写一个函数，交换两个整型变量的值

我们可能会写出这样的代码：
 

void Swap(int x, int y)
{int temp = x;x = y;y = temp;
}int main()
{int num1 = 10;int num2 = 20;printf("交换前：num1 = %d,num2 = %d\n", num1, num2);Swap(num1, num2);printf("交换后：num1 = %d,num2 = %d\n", num1, num2);return 0;
}

 代码运行结果：
 

我们发现没有产生预期的效果，为什么呢？调试观察一下：

 

我们发现在main函数内部，创建了num1和num2，num1的地址是0x0019f7e8，num2的地址是0x00197fdc，在调用Swap函数时，将num1和num2传递给了Swap函数，在Swap函数内部创建了形参x和y接收num1和num2的值，但是x的地址是0x0019f704，y的地址是0x0019f708，x和y确实接收到了num1和num2的值，不过x的地址和num1的地址不⼀样，y的地址和num2的地址不⼀样，相当于x和y是独⽴的空间，那么在Swap函数内部交换x和y的值，⾃然不会影响num1和num2，当Swap函数调⽤结束后回到main函数，num1和num2的没法交换。Swap1函数在使用的时候，是把变量本身直接传递给了函数，这种调用函数的⽅式我们之前在函数的时候就知道了，这种叫传值调用。

实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实

参。

 所以上述代码实际是不符合题目要求的。

该怎样设计代码呢，既然我们把交换数值传到函数内无法实现交换，那如果传输的是地址呢，同一份内存空间还会不会失败？

void Swap(int* px, int* py)
{int* temp = px;*px = *py;*py = *temp;
}int main()
{int num1 = 10;int num2 = 20;printf("交换前：num1 = %d,num2 = %d\n", num1, num2);Swap(&num1, &num2);printf("交换后：num1 = %d,num2 = %d\n", num1, num2);return 0;
}

查看结果，我们发现交换成功了。

 调用Swap函数的时候是将变量的地址传递给了函数，这种函数调用方法叫：传址调用。

传址调用，可以让函数和主调函数之间建立真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量；所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调用。

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 2.数组名的理解

在上篇博客我们在使用指针访问数组的内容时，有这样的代码：
 

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int* p = arr;

 这里我们使用arr的方式拿到了数组第一个元素的地址，有些人可能会有疑惑？不应该&arr[0]才是数组第一个元素的地址吗，其实，大部分情况这两种写法是一样的意思，并没有含义的不同，我们来做一个测试。

我们发现数组名和数组首元素的地址打印出的结果一模一样 ，数组名就是数组首元素的地址。

这时候可能有同学有疑问？数组名如果是数组首元素的地址，那下面的代码又该如何理解？

 我们看到上述代码的结果是40，如果arr是数组首元素的地址，其结果应该是4/8才对。

其实数组名就是数组首元素的地址是对的，但是有两个例外：

• sizeof(数组名)，sizeof中单独放数组名，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节

• &数组名，这里的数组名表示整个数组，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，任何地方使用数组名，数组名都表示首元素的地址。

 这时有好奇的同学，尝试了如下代码：

三个打印结果一模一样，他就不会区分了，明明结果是一样，含义却不同吗？

我们再看下面这个代码：
 

我们发现&arr[0]和&arr[0]+1相差4个字节，arr和arr+1 也相差4个字节，是因为&arr[0] 和 arr 都是首元素的地址，+1就是跳过⼀个元素。

但是&arr 和 &arr+1相差40个字节，这就是因为&arr是整个数组的地址，+1 操作是跳过整个数组的。

到这里⼤家应该搞清楚数组名的意义了吧。

数组名是数组首元素的地址，但是有2个例外。

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3.使用指针访问数组

有了前⾯知识的⽀持，再结合数组的特点，我们就可以很⽅便的使⽤指针访问数组了。

int main()
{int arr[10] = {0};int* p = arr;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);for (int i = 0; i < sz; i++){scanf("%d", p + i);}for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d\n", *(p + i));printf("%d\n", p[i]);//这一行代码效果与上一行代码效果完全相等}return 0;
}

在该代码中，将*(p+i)换成p[i]也是能够正常打印的，所以本质上p[i] 是等价于 *(p+i)。

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4.一维数组传参的本质

我们发现在函数内部无法正确获取数组的元素个数。这是为什么呢？

这时候就要学习数组传参的本质了 ，之前说过，数组名是数组首元素的地址，那么在数组传参的时候，传递的是数组名，本质上传递的其实是数组首元素地址，并不会传递整个数组，这两者是有区别的。

所以函数形参的部分理论上应该使用指针变量来接收首元素的地址。那么在函数内部我们写

sizeof(arr) 计算的是⼀个地址的大小（单位字节）而不是数组的大小（单位字节）。

void test(int arr[])
{int sz2 = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);printf("sz2 = %d\n", sz2);
}void test(int* p)
{int sz2 = sizeof(p) / sizeof(p[0]);printf("sz2 = %d\n", sz2);
}

这两者是等效的。

总结：⼀维数组传参，形参的部分可以写成数组的形式，也可以写成指针的形式。

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 5.二级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪⾥？ 答案是二级指针。

 如上图，a是整型变量，他的地址存放在pa中，pa的类型是int*,pa的地址又存放在ppa中，ppa的类型是int**，这就是二级指针。

对于二级指针的运算有：

int a = 20;
*ppa = &a;

 *ppa 通过对ppa中的地址进⾏解引用，这样找到的是 pa ， *ppa 其实访问的就是 pa。

**ppa = 30;
//等价于*pa = 30
//等价于a = 30

 **ppa 先通过 *ppa 找到 pa ,然后对 pa 进⾏解引⽤操作： *pa ，那找到的是 a 。

6.指针数组

6.1指针数组概念

指针数组是指针还是数组？

我们类比⼀下，整型数组，是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组。

那指针数组呢？是存放指针的数组。

 这是一个典型的指针数组，他的每一个元素都是地址，只想某一块区域。

6.2指针数组模拟二维数组

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* arr[3] = { arr1,arr2,arr3 };for (int i = 0; i < 3; i++){for (int j = 0; j < 5; j++){printf("%d ", arr[i][j]);//printf("%d ", *(*(arr+i)+j));//两行效果一致}printf("\n");}return 0;
}

arr[i]是访问arr数组中的元素，arr[i]找到的数组元素指向了一个一维整型数组，所以arr[i][j]就是一维整型数组的元素。

要注意，上述的代码虽然模拟出了二维数组的效果，实际上却不是真正的二维数组，因为每一行并非是连续的。