C语言灵魂核心——指针深度修炼
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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
1. 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。
2. 指针的大小是固定的4/8个字节32位平台/64位平台。
3. 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。
4. 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* ;
一般使用:
int main()
{
char ch = 'w';
char *pc = &ch;
*pc = 'w';
return 0;
}这里指针pc放的ch的地址而ch放了一个字符'w'。
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;
}注一个指针变量在32位机器下是4个字节所以一个指针变量是存不下一个字符串的。
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。
该指针变量存入的是该字符串首字符的地址。并且可以通过该地址打印出后面的字符并且该指针变量加入const使代码更为严谨。
那就有可这样的面试题
#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)
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;
}这里最终输出的是
注str1和str2是否相等比较的不是该数组的内容而是比较该数组名首元素的地址而两个数组名的首元素的地址必然不相等。
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。
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
整型数组 - 存放整型的数组
字符数组 - 存放字符的数组
指针数组 - 存放指针(地址)的数组
int* arr1[10]; //整形指针的数组
char *arr2[4]; //一级字符指针的数组
const char* arr[4] = { "abcdef","qwer", "hello bit", "hehe" };
char **arr3[5];//二级字符指针的数组例子指针数组
#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 arr4[5] = { 0,0,0,0,0 };
//指针数组
int* arr[4] = {arr1, arr2, arr3, arr4};
int i = 0;
for (i = 0; i < 4; i++)
{
int j = 0;
for (j = 0; j < 5; j++)
{
printf("%d ", *(arr[i] + j));//arr[i][j]
}
printf("\n");
}
return 0;
}
这里是用一维数组来模拟二维数组但是该一维数组不一定是连续的因为严格意义上的二维数组的地址是连续的所以该模拟的二维数组不是严格意义上的二维数组
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p1是指针数组
p2是数组指针
解释
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。
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
#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
我们再看一段代码
#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.
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
#include <stdio.h>
void print_arr1(int(*arr)[5], int row, int col)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < row; i++)
{
int j = 0;
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 };
//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_arr1(arr, 3, 5);
return 0;
}注意这里不能用二级指针来当做形参来接收它的数组的地址类型不匹配。
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];//整型数组数组是5个元素
int *parr1[10];//指针数组每个元素是int*类型
int (*parr2)[10];//数组指针该指针指向一个数组数组是10个元素每个元素是int类型
int (*parr3[10])[5];//数组指针数组。parr3是一个数组数组的元素有10个数组每个元素的类型是int (*)[5]的数组指针类型
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?可以
{}
void test(int arr[10])//ok?可以
{}
void test(int *arr)//ok?可以
{}
void test2(int *arr[20])//ok?可以
{}
void test2(int **arr)//ok?可以
{}
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可以
{}
void test(int arr[][])//ok不可以列的元素个数不可以省略
{}
void test(int arr[][5])//ok可以
{}
//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不可以数组的地址不可以用一级指针接收要用数组指针接收
{}
void test(int* arr[5])//ok不可以
{}
void test(int (*arr)[5])//ok可以这个是数组指针
{}
void test(int **arr)//ok不可以数组的地址要数组指针接收不可以用二级指针接收类型不匹配
{}
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;
}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
int a =10;//可以接收变量a的地址
int arr[10];//可以传数组名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);//ok
test(ppc);//ok
test(arr);//ok
return 0;
}这里的test传参都是可以的
5. 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;
}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();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。
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。
代码例子
#include<stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int main()
{
//int (*pf)(int, int) = &Add;
int (* pf)(int, int) = Add;//这里Add的函数名就是函数的地址所以不用取地址符号
//int ret = Add(2, 3);
int ret = pf(2, 3);//利用函数指针调用函数pf指向的就是Add的地址所以就不需要解引用也是调用该函数
printf("%d\n", ret);
//int (*pf)(int, int) = Add;
//&函数名和函数名都是函数的地址
//pf 是一个存放函数地址的指针变量 - 函数指针
return 0;
}
这样一样可以实现加法函数的调用并且返回正确的结果
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
定义int (*parr1[10])();
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");
break;
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 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 input = 1;
int ret = 0;
int x, y = 0;
int (*p[5])(int x, int y) = { NULL,Add,Sub,Mul,Div };
do
{
printf("*************************\n");
printf("****1.Add 2.Sub********\n");
printf("****3.Mul 4.Div********\n");
printf("*************************\n");
printf("请选择:\n");
scanf("%d",&input);
if (input >= 1 && input <= 4)
{
printf("输入操作数");
scanf("%d %d", &x, &y);
ret = p[input](x, y);
printf("%d\n", ret);
}
else if(input==0)
{
printf("退出计算器\n");
break;
}
else
{
printf("输入错误请重新输入\n");
}
} while (input);
return 0;
}7. 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。
注qsort库函数需要四个参数那么每个参数表示什么意思呢
void qsort(void* base, //待排序的数组的起始地址
size_t num, //元素个数
size_t width, //一个元素的大小
int (*cmp)(const void* e1, const void* e2)//两个元素的比较函数
);
我们知道冒泡排序如果实现的话只能进行一种数据类型的排序那么我们想排序多种数据类型应该怎样做呢这时我们就可以利用C语言的库函数qsort来进行排序了
首先演示一下qsort函数的使用
#include<stdio.h>
//实现一个比较整型的函数
int cmp_int(const void* e1, const void* e2)
{
return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
//使用qsort对数组进行排序升序
void test1()
{
int arr[] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
//bubble_sort(arr, sz);
//库函数中一个排序函数qsort
qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp_int);
//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
//打印
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
}
int main()
{
test1();
return 0;
}注这里是利用qsort库函数来实现int类型数据的排序
我们该如何来模拟实现qsort呢?
代码演示
模拟实现qsort来进行冒泡排序
#include<stdio.h>
//模拟实现bubble_qsort函数
void Swap(char* buf1, char* buf2,int width)
{
for (int i = 0; i < width; i++)
{
char temp = *buf1;
*buf1 = *buf2;
*buf2 = temp;
buf1++;
buf2++;
}
}
int cmp(const void *e1,const void *e2)
{
return (*(int*)e1) - (*(int*)e2);
}
void bubble_qsort(void*base,size_t num,size_t width,int (*cmp)(const void *e1,const void *e2))//第四个参数为函数指针为了实现回调函数
{
for (int i = 0; i < num - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < num - 1 - i; j++)
{
if (cmp((char*)base+j*width, (char*)base + (j+1) * width)>0)//回调函数的调用判断前面的数大于后面的数就进行交换
{
Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width,width);
}
}
}
}
int main()
{
int arr[10] = { 9,8,7,6,5,4,3,2,1,0 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
bubble_qsort(arr, sz, sizeof(arr[0]), cmp);
for (int i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}好了小编的指针进阶分享到这里就结束了如果有什么不足的地方请大佬多多指点一二