【c语言——指针详解（3）】

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一、字符指针变量

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;printf("%c\n", *pc);*pc = 'q';printf("%c\n", ch);return 0;
}

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

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。

其实这是一个字符数组的知识点：

int main()
{const char* p = "hello world";//等同于char arr[]="hello world"; char* p=arr;差异在于数组是可以改变的，字符数组中的常量字符串是不能修改的printf("%c\n", *p); //是将字符串的首字符地址赋值给p//*p = 'q';//err 不加const也是常量字符串return 0;
}

在字符数组中的字符串都是常量字符串，是不能被解引用所修改的

字符数组的三种打印方式：

#include<string.h>
int main()
{const char* p = "hello world";printf("%s\n", p);//提供的是一个地址就可以打印printf("%s\n", "hello world");int len = strlen(p);int i = 0;for (i = 0; i < len; i++){printf("%c", *(p + i));}return 0;
}

int main()
{char arr[] = "abcdef";char* p = arr;printf("%s\n", arr);printf("%s\n", p);return 0;
}

《剑指offer》中收录了⼀道和字符串相关的笔试题，我们⼀起来学习⼀下：

int main()
{char str1[] = "hello bit.";char str2[] = "hello bit.";const char* str3 = "hello bit.";const char* str4 = "hello bit.";if (str1 == str2)//两个数组的首元素地址是不同的空间printf("str1 and str2 are same\n");elseprintf("str1 and str2 are not same\n");if (str3 == str4)//常量字符串是不能修改的，两个数组指的同一块空间printf("str3 and str4 are same\n");elseprintf("str3 and str4 are not same\n");return 0;
}

这⾥str3和str4指向的是同⼀个常量字符串。C/C++会把常量字符串存储到单独的⼀个内存区域，当这两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。

二、数组指针变量

1、 数组指针变量是什么？

• 字符指针 char* p 指向字符的指针，存放的是字符的地址。
• 整型指针 int* p 指向整型的指针，存放的是整型的地址。
• 数组指针 指向数组的指针，存放的是数组的地址。
  数组指针是一种指针变量，是存放数组地址的指针变量 。
  注：指针数组是一种数组，是存放指针的数组。

char ch = 'w';
char* pc = &ch;int n = 10;
int* p = &n;

之前我们学习了指针数组，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：

• 整形指针变量： int* p; 存放的是整形变量的地址，能够指向整形数据的指针。
• 浮点型指针变量： float* p; 存放浮点型变量的地址，能够指向浮点型数据的指针。
• 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。

下⾯代码哪个是数组指针变量？

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

思考⼀下：p1, p2分别是什么？
数组指针变量是：

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。
代码一：

int main()
{int arr[10] = { 0 };int(*p)[10] = &arr;//取出的是数组的地址//p是数组指针，*说明是指针，p指向的是数组，数组10个元素，每个元素的类型是intreturn 0;
}

代码二：

int main()
{char arr[5];char(*p)[5] = &arr;//p是数组指针//char (*)[5] 是数组指针类型char* arr[5];char* (*p)[5] = &arr;return 0;
}

因此在这里就可以解释&arr-- > &arr + 1为什么跳过40个字节，因为int（ * p)[10] = &arr，它的类型是int (*)[10]，是40个字节的大小。

2、 数组指针变量怎么初始化

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？其实就是我们之前学过的 &数组名 。

int arr[10] = {0};
&arr;//得到的就是数组的地址

如果要存放数组的地址，就得存放在数组指针变量中，如下：

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

接下来再看两组代码，体会数组指针变量是如何使用的

int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = arr;int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}return 0;
}

int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int (*p)[10] = &arr;int i = 0;int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", (*p)[i]);//不能采用+1因为是代表的是整个数组，只能挨个访问//            (*&arr)[i]//            arr[i]}return 0;
}

三、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。
如下图：

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。

二维数组的数组名就是第一行的地址，第一行是一个一维数组
int arr[3][5];
p就是数组指针-是指向一维数组的指针
int(*p)[5] = arr;

如下：

void test(int(*p)[5], int r, int c)//二维数组首元素地址就是第一行，一行有五个元素
{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) + j)//+i是按照一行一行计算的}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。

四、函数指针变量

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。

函数指针-指向的是函数-存放的是函数的地址

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;
}

输出结果如下：

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，函数指针变量的写法其实和数组指针⾮常类似。如下：

void test()
{printf("hehe\n");
}void (*pf1)() = &test;void (*pf2)() = test;int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int(*pf3)(int, int) = Add;int(*pf3)(int x, int y) = &Add;//x和y写上或者省略都是可以的

函数指针类型解析：

int (*pf3) (int x, int y)
pf3是函数指针变量，int是pf3指向函数的返回类型，int x inty是两个参数int (*) (int x, int y) //函数指针变量pf3的类型

2、函数指针变量的使⽤

通过函数指针调⽤指针指向的函数。

int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int main()
{int(*pf)(int, int) = Add;printf("%d\n", (*pf)(2, 3));printf("%d\n", pf(2, 3));//两种写法是一样的效果printf("%d\n",Add(2,3));//直接调用函数return 0;
}

输出结果：

int Add(int a, int b)
{return a + b;
}int main()
{int arr[8] = { 0 };int(*pa)[8] = &arr;//pa是数组指针变量int (*pf)(int, int) = &Add;//pf就是函数指针变量printf("%p\n", &Add);printf("%p\n", Add);return 0;
}

3、两段有趣的代码

代码1

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

可以这样理解：

int main()
{(*(void(*)())0)();//函数调用//1.将0强制类型转换为void(*)()类型的函数指针//2.调用0地址处放的这个函数// (int*)0--强制类型转换return 0;
}

代码2

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

这样理解：

函数声明
声明的函数的名字叫：signal
signal函数有两个参数，第一个参数的类型是int
第二个参数的类型是void(*)(int)的函数指针类型，该指针可以指向一个函数，指向的函数参数是int，返回类型是void
signal函数的返回类型是void(*)(int)的函数指针，该指针可以指向一个函数，指向的函数参数是int，返回类型是void
void(*(signal(int, void(*)(int)))(int));
//返回类型 名字        函数指针类型
可以看成void(*)(int)  signal(int, void(*)(int));
void(*)(int)就是它的返回类型Add(int, char);//函数声明

两段代码均出⾃：《C陷阱和缺陷》这本书

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，那么我们可以使⽤：

typedef unsigned int uint;
//将unsigned int 重命名为uint

typedef unsigned int uint;
int main()
{unsigned int num1;uint num1;//unit等同于unsigned intreturn 0;
}

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 pint,这样写：

typedef int* pint;

//typedef 对指针类型重命名
typedef int* pint;
int main()
{int* p1 = NULL;pint p2 = NULL;return 0;
}

但是对于数组指针和函数指针稍微有点区别：
⽐如我们有数组指针类型 int(*)[5] ,需要重命名为 parr_t ，那可以这样写：

typedef int(*parr_t)[5]; 

typedef int(*parr_t)[5];//parr_t等价于int(*)[5] , parr_t是个类型
int main()
{int arr[5] = { 0 };int(*p)[5] = &arr;//p是数组指针变量，p是变量的名字//int (*)[5]--数组指针类型parr_t p2 = &arr;//数组指针变量p2return 0;
}

函数指针类型的重命名也是⼀样的，⽐如，

void test(char* s)
{}typedef void(*pf_t)(char*);
int main()
{void (*pf)(char*) = test;//pf是函数指针变量，只是个名字，test是函数地址// 类型是void(*)(char*)pf_t pf2 = test;return 0;
}

那么要简化有趣的代码2，可以这样写：

void(*(signal(int, void(*)(int)))(int));
可以看成void(*)(int)  signal(int, void(*)(int));
//简化后的代码
typedef void(*pf_t)(int);
pf_t signal(int, pf_t);

2）typedef和define的区别

既然这样那么typedef和define的作用好像相同，那么它们实际有什么区别呢？

1. 作用域：

• typedef 定义的类型别名具有作用域，可以在函数内部或全局范围内定义。
• #define 定义的宏没有作用域限制，它们在定义后的所有代码中都有效，直到遇到 #undef 指令或文件结束。

2. 多重定义：

• 使用 typedef 时，如果在一个作用域内多次定义相同的类型别名，编译器会报错。
• 使用 #define 时，如果多次定义相同的宏，后面的定义会覆盖前面的定义，这可能导致难以追踪的错误。

typedef int* ptr_t;
#define PTR_T int*//意思是PTR_T的内容是int*
int main()
{ptr_t p1;//p1是整型指针PTR_T p2;//p2是整型指针ptr_t p1, p2;//int* p1,p2;  p1,p2是整型指针PTR_T p3, p4;//int* p3,p4； p3是指针,p4是整型return 0;
}

实际上，由于 #define PTR_T int*，PTR_T p3, p4; 会被预处理为 int* p3, p4;。这意味着 p3 是一个指向 int 的指针，而 p4 是一个 int 类型的变量（不是指针）！这是因为逗号分隔的变量声明中，只有第一个变量会被 * 修饰。
正确的理解应该是：

ptr_t p1, p2; // int* p1; int* p2; p1 和 p2 都是整型指针  
PTR_T p3, p4; // int* p3; int p4; p3 是整型指针，p4 是整型变量

五、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：

int* arr[10];
//数组的每个元素是int*

整数数组：是存放整型的数组
字符数组：是存放字符的数组
指针数组：存放指针的数组
char* arr1[5];//字符指针数组
int* arr2[7];//整型指针数组

如果要把多个相同类型的函数指针存放在一个数组中，这个数组就是：函数指针数组
那函数指针的数组如何定义呢？

int (*parr1[3])();

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。

1、函数指针数组的使用

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 (*pf1)(int, int) = Add;//存放函数Add的地址//int (*pf2)(int, int) = Sub;//int (*pf3)(int, int) = Mul;//int (*pf4)(int, int) = Div;int (*pfArr[4])(int, int) = { Add,Sub,Mul,Div };//pfArr就是函数指针数组int i = 0;for (i = 0; i < 4; i++){int ret = pfArr[i](8, 4);printf("%d\n", ret);}return 0;
}

以上打印的是根据四种运算法则以及两个参数8和4得出的结果。根据这种方式，我们是否可以通过函数指针数组实现一个计算器？

六、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：
想写一个计算机器：完成2个整数的运行。

1. 加法
2. 减法
3. 乘法
4. 除法

//代码一
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;
}void menu()
{printf("************************************\n");printf("******* 1.Add      2.Sub     *******\n");printf("******* 3.Mul      4.Div     *******\n");printf("*******       0.exit         *******\n");printf("************************************\n");
}int main()
{int input = 0;int x = 0;int y = 0;int ret = 0;do{menu();printf("请选择：");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:printf("请输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Add(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 2:printf("请输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Sub(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 3:printf("请输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Mul(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 4:printf("请输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Div(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 0:printf("退出计算器\n");break;default:printf("选择错误，重新选择\n");break;}} while (input);return 0;
}

在上述代码的实现中，我们发现了两个问题：

1. 代码冗余
2. 如果扩展功能，代码也会大量增加

那我们可以考虑使用函数指针数组来实现：

//代码二：
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;
}void menu()
{printf("************************************\n");printf("******* 1.Add      2.Sub     *******\n");printf("******* 3.Mul      4.Div     *******\n");printf("*******       0.exit         *******\n");printf("************************************\n");
}int main()
{int input = 0;int x = 0;int y = 0;int ret = 0;//创建一个函数指针数组//转移表int (*pfArr[5])(int,int) = {NULL,Add,Sub,Mul,Div};//                           0    1   2   3   4do{menu();printf("请选择：");scanf("%d", &input);if (input >= 1 && input <= 4){printf("请输入2个操作数：");scanf("%d %d", &x, &y);ret = pfArr[input](x, y);printf("%d\n", ret);}else if (input == 0){printf("退出计算器\n");break;}else{printf("选择错误，重新选择\n");}} while (input);return 0;
}

我们可以发现，在代码一的主函数部分有大量的重复部分，所以我们可以换一种思路，将重复的部分再定义一个函数calc。

//代码三
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;
}void menu()
{printf("************************************\n");printf("******* 1.add      2.sub     *******\n");printf("******* 3.mul      4.div     *******\n");printf("*******       0.exit         *******\n");printf("************************************\n");
}void calc(int (*pf)(int, int))
{int x = 0;int y = 0;int ret = 0;printf("请输入2个数\n");scanf("%d %d", &x, &y);ret = pf(x, y);printf("%d\n", ret);
}int main()
{int input = 0;do{menu();printf("请选择：");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:calc(add);//add是地址，传递给函数指针calc，calc再去调用函数break;case 2:calc(sub);break;case 3:calc(mul);break;case 4:calc(div);break;case 0:printf("退出计算器\n");break;default:printf("选择错误，重新选择\n");break;}} while (input);return 0;
}

在这里对前面学过的知识做一个小总结：

一级指针  char* p;  int* p;
二级指针  char** pp = &p; int** pp = &p;
数组指针--指向的是数组  int arr[5];  int(*p)[5] = &arr;//&arr取的是数组arr的地址
函数指针--指向的是函数  
char* test(int n,char* s)
{ }
char* (*pf)(int, char*) = test;//pf是函数指针变量指针数组--数组里存放的都是指针
char* arr[5];
int* arr2[5];
double* arr3[9];
float* arr4[6];
函数指针数组
char* (*pfArr[4])(int, char*);拓展：指向函数指针数组的指针
char* (*(*p)[4])(int, char*) = &pfArr;//取出的是函数指针数组的地址
//p就是一个指向函数指针数组的指针