C语言指针进阶

目录

• 字符指针
• 指针数组
• 数组指针
  • 数组指针的定义
  • &数组名VS数组名
  • 数组指针的使用
• 数组参数、指针参数
  • 一维数组传参
  • 二维数组传参
  • 一级指针传参
  • 二级指针传参
    • 一级指针
    • 二级指针
    • 数组指针
• 函数指针
• 函数指针数组
• 指向函数指针数组的指针
• 回调函数

编码的三种境界：

1.看代码就是代码

2.看代码就是内存

3.看代码还是代码

字符指针

(公众号：愚生浅末)

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;
}

还有一种使用方式如下：

#include <stdio.h>
int main()
{
	//本质上把"kailong"这个字符串的首地址存储在了ps中
	char* ps = "kailong";
	char arr[] = "kailong";
	printf("%c\n",*ps);//k
	printf("%s\n",ps);//kailong
	printf("%s\n",arr);//kailong
}

代码char* ps = "kailong";特别容易让人以为是把字符串 kailong 放到字符指针 ps 里了，但是/本质是把字符串kailong.首字符的

地址放到了ps中。

上面代码的意思是把一个常量字符串的首字符 k 的地址存放到指针变量 ps 中。

那就有可这样的面试题：

#include <stdio.h>
int main()
{
    char str1[] = "kailong";
    char str2[] = "kailong";
    const char *str3 = "kailong";
    const char *str4 = "kailong";
    if(str1 ==str2)
    	printf("str1 and str2 are same\n");
    else
    	printf("str1 and str2 are not same\n");
    if(str3 ==str4)
    	printf("str3 and str4 are same\n");
    else
    	printf("str3 and str4 are not same\n");
    return 0;
}

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相同。

指针数组

下面指针数组是什么意思？

int* arr1[10]; //整形指针的数组
char *arr2[4]; //一级字符指针的数组
char **arr3[5];//二级字符指针的数组

指针数组：

数组：数组中存放的是指针（地址）

int* arr1[10];存放整型指针的数组

例子1：

int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
int * arr[3] = {&a, &b, &c};

例子2：

int a[5] = {1,2,3,4,5};
int b[] = {2,3,4,5,6};
int c[] = {3,4,5,6,7};
int * arr[3] = {a,b,c};

模拟了个二维数组，但并不是真正的二维数组。

输出：

int i = 0;
int j = 0;
for(i = 0;i < 5;i++){
    for(j = 0;j < 5;j++){
        //两种输出方式“等价”
        printf("%d ",arr[i] + j);
        printf("%d ",arr[i][j]);
    }
}

数组指针

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？

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。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	char ch = 'w';
	char* pc = &ch;
	double *d[5];
	double (*pd)[10] = &d;
	int arr[10] = {1,2,3,4,5};
	//parr就是一个数组指针 - 其中存放的是数组的地址
	int (*parr)[10] = &arr;//取出的是数组的地址
	//arr;//arr-数组名是首元素的地址 - arr[0]的地址
	return 0;
}

&数组名VS数组名

对于下面的数组：

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("%p\n", arr);
    printf("%p\n", &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？

再看一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
    printf("arr = %p\n", arr);
    printf("&arr= %p\n", &arr);
    printf("arr+1 = %p\n", arr+1);
    printf("&arr+1= %p\n", &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.

数组名是数组首元素的地址。但是有两个例外。

1. sizeof(数组名) - 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
2. &数组名 - 数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址

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>
int main()
{
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
    int (*p)[10] = &arr;//把数组arr的地址赋值给数组指针变量p
    //但是一般很少这样写代码
    int i = 0;
	for(i = 0;i < 10;i++){
		printf("%d ",*((*p)+i));
	}
    return 0;
}

一个数组指针的使用：

#include <stdio.h>
void print_arr1(int arr[3][5], int row, int col)
{
    int i = 0;
    for(i=0; i<row; i++)
    {
        for(j=0; j<col; j++)
        {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}
void print_arr2(int (*arr)[5], int row, int col)
{
    int i = 0;
    for(i=0; i<row; i++)
    {
        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};
    print_arr1(arr, 3, 5);
    //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_arr2(arr, 3, 5);
    return 0;
}

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？

一维数组传参

#include <stdio.h>
void test(int arr[])//ok?
{}
void test(int arr[10])//ok?
{}
void test(int *arr)//ok?
{}
void test2(int *arr[20])//ok?
{}
void test2(int **arr)//ok?
{}
int main()
{
    int arr[10] = {0};
    int *arr2[20] = {0};
    test(arr);
    test2(arr2);
}

二维数组传参

void test(int arr[3][5])//ok？
{}
void test(int arr[][])//ok？
{}
void test(int arr[][5])//ok？
{}
//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？
{}
void test(int* arr[5])//ok？
{}
void test(int (*arr)[5])//ok？
{}
void test(int **arr)//ok？
{}
int main()
{
    int arr[3][5] = {0};
    test(arr);
}

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("%d\n", *(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？
void test2(char* p)
{}
//test2函数能接收什么参数？

二级指针传参

#include <stdio.h>
void test(int** ptr)
{
    printf("num = %d\n", **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);
    test(ppc);
    test(arr);//Ok?
    return 0;
}

一级指针

int *p; - 整形指针 - 指向整型的指针

char *pc; - 字符指针 - 指向字符的指针

void *pv; - 无类型的指针

二级指针

char **p;

int **p;

数组指针

int (*p) [4];

数组：

一维数组

二维数组

指针数组： 存放指针的数组

函数指针

首先看一段代码：

#include <stdio.h>
void test()
{
	printf("hehe\n");
}
int main()
{
    printf("%p\n", test);
    printf("%p\n", &test);
    return 0;
}

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。

函数指针：指向函数的指针！存放函数地址的指针。

数组名 ！= &数组名

函数名 == &函数名

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("hehe\n");
}
//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。

#include <stdio.h>
int add(int x,int y){
	return x + y;
}
int main(){
	int a = 10;
	int *pa = &a;
	char ch = 'w';
	char *pc = &ch;
	int arr[10] = {0};
	int (*parr)[] = &arr;//取出数组的地址
	//parr是指向数组的指针 - 存放的是数组的地址
	//pf就是一个函数指针变量
	int (*pf)(int,int) = &add;
	//函数指针 - 存放函数地址的指针
	//&函数名 - 渠道的就是函数的地址
	//	printf("%p\n",&add);
	//	printf("%p\n",add);
	return 0;
}

一个例子：

#include <stdio.h>
void test(char* str){

}
int main(){
	void (*pt)(char*) = &test;
	return 0;
}

使用函数指针：

#include <stdio.h>
int add(int x,int y){
	return x + y;
}
int main(){
	//pf是一个函数指针变量
	int (*pf)(int,int) = &add;
	int ret = (*pf)(3,5);
	printf("%d\n",ret);
	return 0;
}

更多示范：

#include <stdio.h>
int add(int x,int y){
	return x + y;
}
int main(){
	int ret = 0;
	//pf是一个函数指针变量
	//int (*pf)(int,int) = &add;
	//这两句等价
	int (*pf)(int,int) = add;
	ret = add(3,5);
	//这两句等价
	ret = (*pf)(3,5);
	//这三句等价
	ret = pf(3,5);
	//下面的语句是错误的
	//ret = *pf(3,5);
	printf("%d\n",ret);
	return 0;
}

阅读两段有趣的代码：

//代码1
(*(void (*)())0)();
//代码2
void (*signal(int , void(*)(int)))(int);

注 :推荐《C陷阱和缺陷》

这本书中提及这两个代码。

代码1：调用0地址处的函数，该函数无参，返回类型是void。

1. void(*)() - 函数指针类型
2. (void(*)())0 - 对0进行强制类型转换，被解释为一个函数地址
3. *(void(*)())0 - 对0地址进行了解引用操作
4. (*(void(*)())0)() - 调用0地址处的函数

代码2：

1. signal和()先结合，说明signal是函数名
2. signal函数的第一个参数的类型是int，第二个参数的类型是函数指针，该函数指针，指向一个参数为int，返回类型是void的函数
3. signal函数的返回类型也是一个函数指针，该函数指针，指向一个参数为int，返回类型是void的函数
4. signal是一个函数的声明

代码2太复杂，如何简化：

typedef void(*pfun_t)(int);//typedef - 对类型进行重定义
pfun_t signal(int, pfun_t);

函数指针数组

函数指针数组：存放函数指针的数组

数组是一个存放相同类型数据的存储空间，一个指针数组的例子：

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？

int (*parr1[10])();
int *parr2[10]();
int (*)() parr3[10];

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。

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 = %d\n", ret);
                break;
            case 2:
                printf( "输入操作数：" );
                scanf( "%d %d", &x, &y);
                ret = sub(x, y);
                printf( "ret = %d\n", ret);
                break;
            case 3:
                printf( "输入操作数：" );
                scanf( "%d %d", &x, &y);
                ret = mul(x, y);
                printf( "ret = %d\n", ret);
                break;
            case 4:
                printf( "输入操作数：" );
                scanf( "%d %d", &x, &y);
                ret = div(x, y);
                printf( "ret = %d\n", ret);
                break;
            case 0:
                printf("退出程序\n");
                breark;
            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 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;
    //p就是函数指针数组
    int(*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移表
    while (input)
    {
        printf( "*************************\n" );
        printf( " 1:add 2:sub \n" );
        printf( " 3:mul 4:div \n" );
        printf( "*************************\n" );
        printf( "请选择：" );
        scanf( "%d", &input);
        if ((input <= 4 && input >= 1))
        {
            printf( "输入操作数：" );
            scanf( "%d %d", &x, &y);
            ret = (*p[input])(x, y);
        }
        else
            printf( "输入有误\n" );
        printf( "ret = %d\n", ret);
    }
    return 0;
}

指向函数指针数组的指针

指向函数指针数组的指针是一个 指针 指针指向一个 数组 ，数组的元素都是 函数指针 ;

如何定义？

void test(const char* str)
{
	printf("%s\n", str);
}
int main()
{
    //函数指针pfun
    void (*pfun)(const char*) = test;
    //函数指针的数组pfunArr
    void (*pfunArr[5])(const char* str);
    pfunArr[0] = test;
    //指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArr
    void (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;
    return 0;
}

---

函数指针的数组 - 数组

取出函数指针数组的地址

整形数组

int arr[5];

int (*p1)[5] = &arr;

整形指针的数组

int* arr[5];

int* (*p2)[5] = &arr;

p2是指向整型数组指针的指针。

函数指针数组

&函数指针数组

int (*p)(int,int);//函数指针

int (* p2[4])(int,int);//函数指针的数组

int(*(*p3)[4])(int,int) = &p2;//取出的是函数指针数组的地址

p3就是一个指向函数指针的数组的指针。

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。

首先演示一下qsort函数（快速排序）的使用：

void qsort(
    void *base,//base中存放的是待排序数据中第一个对象的地址
    size_t nmemb,//排序数据元素的个数
    size_t size,//排序数据中一个元素的大小，单位是字节
    int (*compar)(const void *, const void *)//用来比较待排序数据中的2各元素的函数
    );

#include <stdio.h>
//qosrt函数的使用者得实现一个比较函数
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
	return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}
int main()
{
    int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
    int i = 0;
    qsort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);
    for (i = 0; i< sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
    	printf( "%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

使用回调函数，模拟实现qsort（采用冒泡的方式）。

注意：这里第一次使用 void* 的指针，讲解 void* 的作用。

#include <stdio.h>
int int_cmp(const void * p1, const void * p2)
{
	return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}
void _swap(void *p1, void * p2, int size)
{
    int i = 0;
    for (i = 0; i< size; i++)
    {
        char tmp = *((char *)p1 + i);
        *(( char *)p1 + i) = *((char *) p2 + i);
        *(( char *)p2 + i) = tmp;
    }
}

void bubble(void *base, int count , int size, int(*cmp )(void *, void *))
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    for (i = 0; i< count - 1; i++)
    {
        for (j = 0; j<count-i-1; j++)
        {
            if (cmp ((char *) base + j*size , (char *)base + (j + 1)*size) > 0)
            {
            	_swap(( char *)base + j*size, (char *)base + (j + 1)*size, size);
            }
        }
    }
}
int main()
{
    int arr[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 0 };
    //char *arr[] = {"aaaa","dddd","cccc","bbbb"};
    int i = 0;
    bubble(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof (int), int_cmp);
    for (i = 0; i< sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
    {
    	printf( "%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

使用qsort函数对结构体排序

//使用qsort函数对结构体排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct Stu{
	char name[20];
	int age;
};
int SortByAge(const void*e1,const void*e2){
	return ((struct Stu*)e1) -> age - ((struct Stu*)e2) -> age;
}
int SortByName(const void*e1,const void*e2){
	return strcmp(((struct Stu*)e1) -> name,((struct Stu*)e2) -> name);
}
void test2(){
	//使用qsort函数对结构体排序
	struct Stu s[3] = {{"zhangsan",30},{"lisan",34},{"wangwu",20}};
	int sz = sizeof(s) / sizeof(s[0]);
	//按照年龄排序
	//qsort(s,sz,sizeof(s[0]),SortByAge);
	//按照名字排序
	qsort(s,sz,sizeof(s[0]),SortByName);
	int i = 0;
	while(i < 3){
		printf("s[%d] : %s,%d",i+1,s[i].name,s[i].age);
		i++;
		printf("\n");
	}
}
int main(){
	test2();
	return 0;
}

模仿qsort实现一个冒泡排序的通用算法

//模仿qsort实现一个冒泡排序的通用算法
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int CmpInt(const void * p1, const void * p2)
{
	return (*( int *)p1 - *(int *) p2);
}
void PrintArr(int arr[],int sz){
	int i = 0;
	for(i = 0;i < sz;i++){
		printf(" %d ",arr[i]);
	}
	printf("\n");
}
void Swap(char* buf1,char* buf2,int width){
	int i = 0;
	for(i = 0;i < width;i++){
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
void BubbleSort(
	void * base,
	int sz,
	int width,
	int (*cmp)(const void*e1,const void*e2)
){
	int i = 0;
	//躺数
	for(i = 0;i < sz - 1;i++){
		//一趟的排序
		int j = 0;
		for(j = 0;j < sz-1-i;j++){
			//两个元素比较
			if(cmp((char*)base + j*width,(char*)base + (j+1)*width)>0){
				//交换(升序排序)
				Swap((char*)base + j*width,(char*)base + (j+1)*width,width);
			}
		}
	}
}
void test3(){
	int arr[10] = {1,5,9,8,7,4,3,6,2,0};
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	printf("排序前：");
	PrintArr(arr,sz);
	BubbleSort(arr,sz,sizeof(arr[0]),CmpInt);
	printf("排序后：");
	PrintArr(arr,sz);
}
int main(){
	test3();
	return 0;
}

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