系统性学习C语言-第十四讲-深入理解指针（4）

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;
}

另一种使用方式：

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;
}

在这种使用方法中，我们并不是将字符串 hello bit. 放入到了字符指针 pstr 里，

而是将字符串hello bit. 首字符的地址放在了 pstr 指针变量中。

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)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;
}

代码运行结果：
（此处缺图）

在运行的结果中可以分析出，定义的 str1 与 str2 字符串首元素地址是不一样的，这是因为虽然存储的字符串内容一样，

但是系统仍然分开存储，可以理解为仓库内的物品虽然都是一样的，但是地理位置是不一样的。

但是使用 const 修饰的字符串数组，首元素地址是一样的，即使我们想要创建两个 const 修饰的字符串数组，存储同样的内容，

但是系统并未执行我们想要的操作，而是只创建了一个数组的空间进行存储，最终将这个空间赋予 str3 与 str4 。

导致最后 str3 与 str4 数组的首地址是一样的。

为什么会这样呢，这与语言的特性有关。

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。

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。

下⾯我们对数组指针变量 与 指针数组进行一下辨析。

int* p1[10];
int (*p2)[10];

int * p1[10]; 为指针数组，解引用符号 * 与 int 结合，表示存储的变量为整形指针类型 int* 。

int (*p2)[10]; 为数组指针变量，p 先与 * 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，为数组指针。

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。

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：

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));}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;
}

传递第一行的地址后，通过指针加减整数然后解引用，可以锁定我们要使用二维数组中的哪一行数组，

*p 为第一行，*(p + 1) 为第二行，以此类推。在进行加减整数解引用可以锁定我们要使用这一行的哪一列，

*(*p) 为第一行第一列，*(*(p + 1) + 1) 为第二行第二列。

在数组中地址 + 1 ，跳过的字节数为数组存储变量类型的字节，所以在二维数组中指针加减整数，并不会直接定位到第一行的某一列，

因为二维数组的变量类型为存储的一维数组，所以 + 1 跳过的是存储的第一个一维数组，来到第二个数组，进行第一层解引用后，

我们才进入行数组， 现在 + 1 跳过的是一维数组存储变量类型的字节数，所以就会跳过第一个元素，来到第二个元素。

这部分内容与指针步长有关，后续文章我们会详细讲解。

总结：

⼆维数组传参，形参的部分可以写成数组，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：

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; //&取地址符写或不写均可 
void (*pf2)()= test;int Add(int x, int y)
{return x+y;
}int(*pf3)(int, int) = Add;
int(*pf3)(int x, int y) = &Add;//x和y写上或者省略都是可以的

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));  //通过 * 调用与直接调用效果一样printf("%d\n", pf3(3, 5));return 0;
}

输出结果：

4.3 代码分析

4.3.1 代码一

下面我们对一些复杂代码进行分析

(*(void (*)())0)();

我们先对代码进行拆分，一步一步进行解析。

void (*)()

我们先最最里边的括号部分进行解析，在这段代码中，void 代表着返回不返回数据，() 为空代表无需参数传入的一个函数指针类型，

因为这里并没有函数名的出现，所以并非函数指针的声明，仅仅是类似于 int 、char 这样声明类型的作用。

(void (*)())0

接下来我们将外部的括号带上，并且将数字 0 也一并分析，这里我们已知括号中的 void (*)() 为类型名，对于 () 中加类型名，

我们有强制类型转换的用法，所以这里我们将整形 0 ，转换为了类型为 void (*)() 的变量，而函数指针变量存储的为地址，

所以先在 0 其实变为了一个地址，这个地址指向类型为 (void (*)())0 的函数。

(*(void (*)())0)

对 0 进行强制类型转换变成地址后，我们在用 * 对 0 地址进行解引用，调用类型为 void (*)() 的函数。

(*(void (*)())0)();

最后在传递对应参数，虽然 void (*)() 函数类型并不需要传递参数，但是我们还是要打出传递参数对应的空括号。

4.3.2 代码二

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

我们依旧先对最内部的代码进行分析：

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

这部分代码表示定义一个函数指针变量，变量名为 signal ，指向函数的参数类型为 int 、void(*)(int) 。

我们再将这部分代码摘去，对剩下部分的代码进行观察。

void (*)(int);

可以看到这与函数指针变量类型的代码声明一模一样，对于函数指针变量 signal 我们已经将其指向函数的参数类型部分分析完善，

那么就剩下返回类型没有分析，没错。这段 void (*)(int); 就是 signal 函数指针变量指向函数的返回类型，

这里就会产生疑问，signal 函数指针变量前的返回类型为 void 啊，为什么就会变为函数指针呢，其实若返回类型为 void 写法应该如下

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

这才是返回类型为 void 的 signal 函数写法，可见返回我们分析的目标代码返回类型并非 void 。

其实代码这样写大家更容易理解：

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

但是非常遗憾，语法并不支持我们这么去写代码，所以我们只能使用上面的写法，如果我们函数指针指向的函数要返回一个函数指针。

4.4 typedef 关键字

typedef 是用来类型重命名的，可以将复杂的类型简单化。

比如，在命名多个 unsigned int 变量时，我们需要声明多次类型命，如果可以将类型命写为 uint 就方便很多，

那么我们就可以使用 typedef 关键字。

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

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

对于我们使用 typedef 重命名后的类型，依旧正常使用，下面进行举例：

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

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];
//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])();

在这里的代码中我们定义了一个函数指针数组，数组名为 parr1 ，数组中存储的是 int (*)() 类型的函数指针。

6. 转移表

函数指针数组的用途：转移表

举例：计算机的一般实现：

这里不对下面的举例代码进行讲解，读者们自己阅读理解。

#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;
}

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);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;
}

到此，第十四讲 - 深入理解指针（4）部分的内容到此结束
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我们下篇文章再见👋。