C语言【指针篇】（三）

前言

本文主要基于前面对指针的掌握，进一步学习：数组名的理解、使用指针访问数组、一维数组传参的本质、冒泡排序、二级指针、指针数组以及指针数组模拟二维数组。

正文

1. 数组名的理解

我们可能遇到过这样的代码

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];

在这里&arr[0]表示取到第一个元素的首地址，而arr本身就是地址，地址与首元素的地址一样，如下代码可做验证：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf("arr = %p\n" , arr);return 0;
}

运行结果果然一致
结论：数组名和数组首元素的地址打印出的结果一模一样，即数组名就是数组首元素 的地址。
但是，有人又有这样的疑问：既然一样，它们所占字节是否也是相等的？如下代码

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("%zd\n", sizeof(arr));printf("%zd\n", sizeof(arr[0]));return 0;
}

显然不同，若arr是数组首元素的地址，输出应该是4或8（取决于系统中指针的大小）。
其实数组名是数组首元素的地址这一说法是正确的
但存在两个例外：
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)。
我们可以测试如下代码

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf( "arr = %p\n", arr);printf("&arr = %p\n", &arr);return 0;
}

结果是一致的，那arr和&arr有啥区别呢？再看下面代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0]   = %p\n", &arr[0]);printf("&arr[0]+1 = %p\n", &arr[0] + 1);printf("arr       = %p\n", arr);printf("arr+1     = %p\n", arr + 1);printf("&arr      = %p\n", &arr);printf("&arr+1    = %p\n", &arr + 1);return 0;
}

可以发现&arr[0]和&arr[0]+1相差 4 个字节，arr和arr+1相差 4 个字节，这是因为&arr[0]和arr都是首元素的地址，+1就是跳过一个元素。而&arr和&arr+1相差 40 个字节，这是因为&arr是数组的地址，+1操作是跳过整个数组。至此，数组名的意义就清楚了，数组名是数组首元素的地址，但有上述 2 个例外。

2. 使用指针访问数组

下面我们看如何使用指针快速访问数组，下面给出常见写法
注意:语句上面的注释代表等价

#include<stdio.h>int main()
{int arr[10] = { 0 };//使用指针操作数组int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int* p = arr;//输入for (int i = 0; i < sz; i++){/*scanf("%d", p);p++;*/scanf("%d", p + i);}//输出p = arr;for (int i = 0; i < sz; i++){/*printf("%d", *p);p++;*//*printf("%d ", *(p + i));*//*printf("%d ", arr[i]);*//*printf("%d ", p[i]);*/printf("%d ", i[arr]);//可以但不推荐，毕竟太奇怪了}return 0;
}

最后自己敲出来理解一下。

3. 一维数组传参的本质

数组可以传递给函数，本小节讨论数组传参的本质。先看一个问题，之前都是在函数外部计算数组的元素个数，能否把数组传给函数后，在函数内部求数组的元素个数呢？

#include <stdio.h>
void test(int arr[])//arr[]相当于指针变量，x64是8字节
{int sz2 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("sz2 = %d\n", sz2);
}
int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int sz1 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("sz1 = %d\n", sz1);test(arr);return 0;
}

输出结果：

发现在函数内部没有正确获得数组的元素个数。

这是因为数组传参的本质是：数组名是数组首元素的地址，数组传参时传递的是数组名，即本质上传递的是数组首元素的地址。
所以函数形参部分理论上应该使用指针变量来接收首元素的地址。在函数内部写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）。正是因为函数的参数部分本质是指针，所以在函数内部无法求出数组元素个数。

void test(int arr[])//参数写成数组形式,本质上还是指针
{printf("%d\n", sizeof(arr));
}
void test(int* arr)//参数写成指针形式
{printf("%d\n", sizeof(arr));//计算一个指针变量的大小
}
int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};test(arr);return 0;
}

两个的结果是一致的x64都是8；
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。

4. 冒泡排序

排序在数据结构中会重点讲，这里简单说一下冒泡排序
冒泡排序的核心思想是：两两相邻的元素进行比较。

方法1：

//方法1
void bubble_sort(int arr[], int sz)//参数接收数组元素个数
{int i = 0;for(i=0; i<sz-1; i++){int j = 0;for(j=0; j<sz-i-1; j++){if(arr[j] > arr[j+1]){int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = tmp;}}}
}
int main()
{int arr[] = {3,1,7,5,8,9,0,2,4,6};int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr,sz);int i=0;for(i=0;i<sz;i++){printf("%d",arr[i]);}return 0;
}

方法2 - 优化：

//方法2-优化
void bubble_sort(int arr[],int sz)
{int i=0;for(i=0;i<sz-1;i++){int flag=1;//假设这一趟已经有序了int j=0;for(j=0;j<sz-i-1;j++){if(arr[j]>arr[j+1]){int tmp = arr[j];arr[j]= arr[j+1];arr[j+1]=tmp;flag = 0;}}if(flag==1)//这一趟没交换就说明已经有序,后续无序排序了break;}
}
int main()
{int arr[]={3,1,7,5,8,9,0,2,4,6};int sz=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz);int i=0;for(i=0;i<sz;i++){printf("%d",arr[i]);}return 0;
}

5. 二级指针

指针变量也是变量，有地址，指针变量的地址存放在二级指针中。

#include <stdio.h>
int main()
{int a=10;int *pa = &a; int**ppa=&pa;return 0;
}

对于二级指针的运算有：

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

int b = 20;
*ppa = &b;//等价于 pa = &b;

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

**ppa = 30;
//等价于*pa = 30;
//等价于a = 30;

int main()
{int a = 10;int* pa = &a;int** ppa = &pa; printf("%d\n", a);printf("%d\n", *pa);printf("%d\n", **ppa);return 0;
}

6. 指针数组

指针数组是存放指针的数组，类比整型数组存放整型、字符数组存放字符。指针数组的每个元素都是用来存放地址（指针）的，每个元素又可以指向一块区域。

简单示例：

int main()
{int a = 10, b = 20, c = 30,d = 40;int* parr[4] = { &a,&b,&c,&d };for (int i = 0; i < 4; i++){printf("%d ", *(parr[i]));}return 0;
}

7. 指针数组模拟二维数组

代码演示：

#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* parr[3] = { arr1,arr2,arr3 };int i = 0;for (i = 0; i < 3; i++){int j = 0;for (j = 0; j < 5; j++){printf("%d ", parr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

parr[i]用于访问parr数组的元素，parr[i]找到的数组元素指向了整型一维数组，parr[i][j]就是整型一维数组中的元素。

上述代码模拟出二维数组的效果，但实际上并非完全是二维数组，因为每一行并非是连续的。

总结

本文大部分内容都是围绕数组和指针两者结合使用，并且涉及排序这个数据结构的重要内容，喜欢或觉得有用的话还希望点赞关注收藏三连支持一下，谢谢。