【C/C++】深入理解指针(四)

深入理解指针(四)

1.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;*pc = 'w';return 0;
}

inr arr[10]="abcdef";//后边用/0 补齐
char* p=arr;//数组可以改
(const) char* p="abcdef";//把首字符(a)地址放进p 常量字符串的内容不能修改 所以加sonst可以避免一些错误
//%s 打印字符串时，需要提供起始地址  

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。

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

《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：

#include <stdio.h>
int main()
{char str1[] = "hello bit.";char str2[] = "hello bit.";const char *str3 = "hello bit.";const char *str4 = "hello bit.";if(str1 ==str2)//两个都是首地址元素 数组名是首地址元素printf("str1 and str2 are same\n");elseprintf("str1 and str2 are not same\n");if(str3 ==str4)printf("str3 and str4 are same\n");elseprintf("str3 and str4 are not same\n");return 0;
}

我们来看以下运行结果：

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。

相同字符串没必要保存两份，因为常量字符串不能被修改，共用一份

2.数组指针变量

2.1 数组指针变量是什么？

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 * pint; 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 * pf; 存放浮点型变量的地址，能够指向浮点型数据的指针。

那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];//p1先跟[]结合，p1是指针数组——存放指针的数组
int (*p2)[10];//p2是指针变量，指向的是数组——数组指针

数组指针变量

int (*p)[10];

解释：p先和*结合，说明p是⼀个指针变量，然后指针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]={0};
p=&arr;//取出的是数组的地址 arr取出的是数组首元素地址

所以int (*p)[10]=&arr

2.2 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？就是我们之前学习的 &数组名 。

int arr[10] = {0};
&arr;//得到的就是数组的地址

如果要存放个数组的地址，就得存放在数组指针变量中，如下：

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

我们调试也能看到 &arr 和 p 的类型是完全⼀致的。

数组指针类型解析：

int (* p) [10] = &arr;|    |     ||    |     ||    |     p指向数组的元素个数 |    p是数组指针变量名p指向的数组的元素类型

3.⼆维数组传参的本质

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的需要传参给⼀个函数的时候，我们是这样写的：

include <stdio.h>
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：

注意：1.首元素的地址就是第一行的地址

​ 2.第一行的地址就是一维数组的地址

​ 3.类型是数组指针类型

可以把二维想象成一维 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。如下：

#include <stdio.h>
void test(int (*p)[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 ", *(*(p+i)+j));//*(p+i)等价于arr[i]}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f部分可以写成数组，也可以写成指针形式。

4.函数指针变量

4.1 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。

那么函数是否有地址呢？

我们做个测试：

#include <stdio.h>
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：

test: 005913CA
&test: 005913CA//两个都是函数地址，没有区别  这点与数组不同

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咯，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;//pf是专门用来存放函数地址的，pf就是函数指针变量
int(*pf3)(int x, int y) = &Add;//x和y写上或者省略都是可以的 类型为int(*)(int,int)  去掉名字剩下的就是类型

函数指针类型解析：

int (* pf3) (int x, int y)|      |     ------------ |      |          ||      | pf3指向函数的参数类型和个数的交代 |    函数指针变量名pf3指向函数的返回类型int (*) (int x, int y) //pf3函数指针变量的类型 

4.2 函数指针变量的使用

通过函数指针调⽤指针指向的函数。

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{return x+y;
}
int main()
{int(*pf3)(int, int) = Add;printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));//解引用找到函数printf("%d\n", pf3(3, 5));//可以不写*也可以写多个return 0;
}

输出结果：

5
8

4.3 两段有趣的代码

代码1

(*(void (*)())0)();//void(*)()----类型  void(*)()0----将0强制转换为void(*)()的函数指针类型//这就意味着我们假设0地址处放着无参，返回类型是void的函数//最终调用0地址处的函数

代码解析：

1.上述代码其实是⼀次函数调⽤，调⽤的是0地址处的⼀个函数，这个函数没有参数，没有返回值。

2.代码中的 void ()() 是函数指针类型， (void ()())0 类型放在括号中意思是强制类型转 化，是将0这个整型值，强制类型转化成这种函数指针类型，也就是说0被当做函数的地址了。

3.(void ()())0 ，前⾯加⼀个 * ，就是调⽤0地址处的这个函数，根据函数指针的类型能知 道，这个函数没有参数，也没有返回值。

代码2

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

我们来分析一下

代码解析：

1.上述代码是⼀次函数的声明

2.声明的函数名字叫 signal ，函数的参数有2个，第⼀个是int类型，第⼆个是函数指针类 型: void()(int) 。函数的返回值也是函数指针 void()(int) 。

两段代码均出⾃：《C陷阱和缺陷》这本书

4.3.1 typedef关键字

类型重定义

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 

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 ptr_t ,这样写：

typedef int* ptr_t;

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]; //新的类型名必须在*的右边  parr_t就是int(*)[5] 

注意：新的类型名必须要在（）里

函数指针类型的重命名也是⼀样的，⽐如，将 void(*)(int) 类型重命名为 pf_t ,就可以这样写：

typedef void(*pfun_t)(int);//新的类型名必须在*的右边 

那么要简化代码2，可以这样写：

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

这时候就有读者问了 那我可不可以写成以下形式

#define PTR_T int* //当然是可以的

在此给大家拓展一下

typedef int* prt_t;
#define PTR_T int*
ptr_t p1,p2;//p1,p2都是指针变量
PTR_T p3,p4;//p3是指针变量 ，p4是整型变量 define相当于替换 替换后 int *p3,p4;

5.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];//arr是指针数组——存放的是指针
//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[3])();
int *parr2[3]();
int (*)() parr3[3];

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。

6.转移表

函数指针数组的⽤途：转移表 ——-函数指针数组

举例：计算器的⼀般实现：

#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;do{printf("*************************\n");printf(" 1:add 2:sub \n");printf(" 3:mul 4:div \n");printf(" 0:exit \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");break;default:printf("选择错误\n");break;}} while (input);return 0;
}

每一部分的代码除了函数调用不同外，其余均相同，看起来有些冗余，那有没有其他方法来优化呢

再定义一个函数，如下：

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;
}
void calc(int (*pf)(int,int))
{int x = 0;int y = 0;int z = 0;printf("请输入两个操作数");scanf("%d %d",&x,&y );z = pf(x, y);//调用函数printf("%d\n", z);}
int main()
{int (*pfarr[5])(int, int) = { 0,add,sub,mul,div};//函数指针数组，里边放的是函数的地址int input = 1;int ret = 0;do{printf("*************************\n");printf(" 1:add 2:sub \n");printf(" 3:mul 4:div \n");printf(" 0:exit \n");printf("*************************\n");printf("请选择：");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:calc(add);break;case 2:calc(sub);break;case 3:calc(mul);break;case 4:calc(div);break;case 0:printf("退出程序\n");break;default:printf("选择错误\n");break;}} while (input);return 0;
}

其中add,sub,mul,div为回调函数 没有直接调用过

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;int(*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移表   do{printf("*************************\n");printf(" 1:add 2:sub \n");printf(" 3:mul 4:div \n");printf(" 0:exit \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);//等价于ret = p[input](x,y)printf( "ret = %d\n", ret);}else if(input == 0){printf("退出计算器\n");}else{printf( "输⼊有误\n" ); }}while (input);return 0;
}

结语

欢迎大家三连🎉 🎉 🎉