回调函数和qsort函数的有关内容,将会在下一篇中补充
🎈今日心语:抱怨是一件最没有意义的事,现在的努力是为了以后的不求别人,实力是最强的底气。
目录:
指针的进阶
本章重点
- 字符指针
- 数组指针
- 指针数组
- 数组传参和指针传参
- 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(下一篇单独介绍)
- 指针和数组面试题的解析
指针的主题,我们在初级阶段的《指针》章节已经接触过了,我们知道了指针的概念:
- 指针就是个变量,用来存放地址,地址唯一标识一块内存空间。
- 指针的大小是固定的4/8个字节(32位平台/64位平台)。
- 指针是有类型,指针的类型决定了指针的±整数的步长,指针解引用操作的时候的权限。
- 指针的运算。
这个章节,我们继续探讨指针的高级主题
1. 字符指针
在指针的类型中我们知道有一种指针类型为字符指针 char* ;
- 第一种使用方式
int main() { char* ch = 'w'; char* pc = &ch; //可以用*pc(解引用操作)改变ch的值 return 0; }
- 第二种使用方式
int main() { const char* ps = "abcdef";//这里的ps指向的是字符串的首字符 //printf("%s\n", *ps);//%s打印的是字符串的内容 //*ps = 'w';//常量字符串不可以修改,这里的写法是错误的 //printf("%c\n", *ps);//这里打印出来的结果是a return 0; }
这里需要注意,常量字符串“abcdef”时存放在只读数据区中的,可以读取,但不能更改,所以我们使用const来修饰,防止通过p修改字符串
const char ps = “abcdef”;//这里的ps指向的是字符串的首字符
要想修改字符串中的内容需要用到数组:
char arr[]="a b c d e f"; char* p=arr;//arr是首字符地址
代码中的指向关系如图:
有道这样的面试题:
#include <stdio.h> int main() { char str1[] = "abcdef";//存放的是首元素地址 char str2[] = "abcdef";//存放的是首元素地址 //两个数组开辟两个独立的空间,所以首元素的地址不相同 const char* str3 = "abcdef";//不可改变的常量字符串 const char* str4 = "abcdef";//不可改变的常量字符串 //从内存优化的角度看,没必要开辟两个独立的空间 //所以该字符串在内存中只会保存一份,而str3,str4都是取了首字符的地址,所以是相同的 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; }
输出结果如下:
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不同。
如果要比较内容,使用:strcmp库函数
2. 指针数组
在《指针》章节我们也学了指针数组,
指针数组是一个存放指针的数组。
这里我们再复习一下,下面指针数组是什么意思?
int* arr1[10]; // 存放整形指针的数组
char *arr2[4]; //存放一级字符指针的数组
char **arr3[5];//存放二级字符指针的数组
举例:
int main() { char* arr[5] = { "abcdef","zhangsan","lisi","hehe","wangcai" };//存放指针的数组 //把字符串首字符地址存放到了指针数组中 int i = 0; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%s\n", arr[i]);//字符串的打印用%s } return 0; }
这里字符串在内存中的布局可以参考下图
- 用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 }; int i = 0; int j = 0; for (i = 0; i < 3; i++) { for (j = 0; j < 5; j++) { printf("%d ", arr[i][j]); } printf("\n"); } return 0; }
运行结果:
图解
3. 数组指针
3.1 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,然后接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。 int arr[10];
下面对比了这三种类型的指针
//整型指针 - 指向整形的指针 -存放整型变量的地址 //int* pl; //字符指针 - 指向字符的指针 -存放字符变量的地址 //char* p2; //数组指针 - 指向数组的指针 -存放数组的地址 int main() { int a = 10; int* pl = &a; char ch = 'w'; char* p2 = &ch; int arr[10] = { 1,2,3,4,5 }; int(*pa)[10] = &arr;//&arr取出的是数组的地址,存放到pa中 //pa首先和*结合,说明是指针,pa是数组指针变量 //int(*)[10] -数组指针类型 return 0; }
3.2 &数组名VS数组名
对于下面的数组:
int arr[10];
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:
int main() { int arr[10] = { 0 }; printf("%p\n", arr);//数组首元素地址 printf("%p\n", &arr[0]);//数组首元素地址 printf("%p\n", &arr);//数组地址 return 0; }
运行结果如下;
可以看到运行结果相同,因为即使是数组的地址也是从首元素的地址开始的;
那么他们有何区别呢?
下面我们对上面的程序略做了修改,并进行了运行对比:
int main() { int arr[10] = { 0 }; printf("%p\n", arr); printf("%p\n", arr+1); printf("%p\n", &arr[0]); printf("%p\n", &arr[0]+1); printf("%p\n", &arr); printf("%p\n", &arr+1); return 0; }
得到的运行结果:
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。
如图,0x28,8代表的是8*(160),2代表的是2*(161),加起来为40
前两个运行结果涨了4,而第三个运行结果涨了40
实际上:arr和&arr[0]是数组首元素地址,类型是int*, &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指针指向的是数组,所以
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
//有两个例外
//1.sizeof(数组名)
//2.&数组名
3.3 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:
/之前学习过的几种打印数组内容的方法 //数组指针怎么用? //void print1(int arr[10], int sz) //{ // int i = 0; // for (i = 0; i < sz; i++) // { // printf("%d ", arr[i]); // } // printf("\n"); //} //void print1(int *arr, int sz) //{ // int i = 0; // for (i = 0; i < sz; i++) // { // printf("%d ", *(arr+i)); // } // printf("\n"); //} //数组指针在一维数组中用得少 void print2(int(*p)[10], int sz) { int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", (*p)[i]);//*&arr=arr } printf("\n"); } void test1() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //print1(arr, sz); print2(&arr, sz); } void print3(int arr[3][5], int r, int c) { int i = 0; for (i = 0; i < r; i++) { int j = 0; for (j = 0; j < c; j++) { printf("%d ", arr[i][j]); } printf("\n"); } } void print4(int(*p)[5], int r, int c) { int i = 0; for (i = 0; i < r; i++) { int j = 0; for (j = 0; j < c; j++) { printf("%d ", *(*(p + i) + j)); } printf("\n"); } } void test2() { int arr[3][5] = { {1,2,3,4,5},{2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7} }; //print3(arr, 3, 5); print4(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 } int main() { //test1(); test2(); return 0; }
运行结果:
巩固:
学了指针数组和数组指针我们来一起回顾并看看下面代码的意思:
int arr[5]; int *parr1[10]; int (*parr2)[10]; int (*parr3[10])[5];
4. 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?
4.1 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); }
4.2 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); }
4.3 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; }
反向思考:
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?
解析:
4.4 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);//一级指针变量取地址 test(ppc);//二级指针 test(arr);//Ok?指针数组的数组名 return 0; }
5. 函数指针
类似于数组指针,指向函数的指针
首先看一段代码
int Add(int x, int y) { return x + y; } int main() { //int(*p)[10] = { 0 };//数组指针 //pf就是函数指针变量 int (*pf)(int x, int y) = &Add;//函数指针 int sum = (*pf)(3, 5);//等价 方便理解,解引用 //int sum = pf(3, 5);//等价 //int sum = Add(3, 5);//等价 printf("%d\n", sum); //int arr[10] = { 0 }; //printf("%p\n", &arr);//取出数组的地址 //printf("%p\n", arr);//这里虽然结果一样,但是本质上是有区别的,前面讲过 ////Add和&Add都是函数地址,没有区别 //printf("%p\n", Add); //printf("%p\n", &Add); return 0; }
那么,看了上面内容后你是否掌握了函数指针了呢?这里来测试一下
小题测试:
int test(const char* str, double d)
{
}
int main()
{
//这里需要写入函数指针
//提示:
pt= &test;
return 0;
}
答案:
//int (pt)(const char, double) = &test;
//int (pt)(const char str, double d) = &test;
阅读两段有趣的代码:
//代码1 (*(void (*)())0)(); //代码2 void (*signal(int , void(*)(int)))(int);
解析1:
解析2:
注 :推荐《C陷阱和缺陷》
这本书中提及这两个代码。
代码2太复杂,如何简化:
typedef void(*pfun_t)(int); pfun_t signal(int, pfun_t);
6. 函数指针数组
数组是一个存放相同类型数据的存储空间,那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*
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。
- 函数指针数组的一个简单举例:
//函数指针数组 int Add(int x, int y) { return x + y; } int Sub(int x, int y) { return x - y; } int main() { //函数指针数组 //可以存放多个【参数相同,返回类型相同】的函数的地址、 int (*pfArr[2])(int, int) = { Add, Sub }; int ret = pfArr[0](2, 3);//0是数组下标,这里指的是函数指针数组中的Add printf("%d\n", ret); ret = pfArr[1](2, 3);//1是数组下标,这里指的是Sub printf("%d\n", ret); return 0; }
函数指针数组的用途:转移表
例子:(计算器)
//写一个计算器 //整数的加,减,乘,除 // 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); printf("请输入两个操作数:>"); scanf("%d %d", &x, &y); switch (input) { case 1: ret = Add(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 2: ret = Sub(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 3: ret = Mul(x, y); printf("%d\n", ret); break; case 4: 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\n"); break; } }while (input); }
观察上述代码,我们发现并没有使用函数指针数组,上述代码有一定的缺陷
- 代码初测缺陷:
如图,当我们输入0时,代码本应该终止,但却出现了如上情况,这样我们就需要将上面代码进行如下修改: - 代码改进:
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\n"); break; } } while (input); }
观察上述代码,不难发现代码有些冗余,如果我们后续需要加入其他运算,则既需要改动前面自定义的函数,又需要对case语句进行修改,为了更加方便,我们需要运用函数指针数组的知识。
- 利用函数指针数组改进:
函数指针数组
可以存放多个【参数相同,返回类型相同】的函数的地址。
- 最终代码:
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; //函数指针数组 - 转移表 int (*pfArr[])(int, int) = { 0, Add, Sub, Mul, Div }; do { menu(); printf("请选择:>"); scanf("%d", &input); if (input == 0) { printf("退出计算器\n"); break; } 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 { printf("选择错误\n"); } } while (input); }
7. 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?