这次重生的内容比较难,如果大家有很简单的理解方式,欢迎指正。
经过前面三次的指针学习,我们已经知道了关于指针的基础知识和一些指针运用,现在我们继续进行更深入的指针运用学习。
1.字符指针变量
在前面的学习中,我们学习了一个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;
}
还有一种使用方法如下:
int main()
{
const char* pstr = "abcdef";
printf("%s\n", pstr);
return 0;
}
在这里,因为打印出来的结果就是字符串abcdef,所以代码const char* pstr = "abcdef";特别容易会让人误会成把字符串abcdef放在了pstr中,但是事实并不是这样。这个代码的意思是把一个常量字符串首字母a的地址存放在了指针变量pstr中。
常量字符串?这有什么特殊的含义吗?
那让我们对比一下下面这个代码:
int main()
{
char arr[] = "abcdef";
char* p1 = arr;
char* p2 = "abcdef";
return 0;
}
第三、四行代码和第五行代码有什么区别呢?
其实两种代码都是把字符串的首字母a的地址放在了p1或者p2上。只是arr数组是一段连续的空间,并且以后是可以改变的。而"abcdef"也是一段连续的空间,但是以后是不可以改变的。
根据上面代码,如果要改变常量字符串的话,调试下来会显示报错。
但是开始执行的时候,系统本身并不会报错,只有调试才会发现错误,所以为了防止这样子的错误发生,一般就写成const char* pstr = "abcdef"的形式,表示*pstr不能被改变,后面出这种错误系统就会爆红了。
根据上面的代码,如果是要改变数组里面的字符的话,调试下来就不会报错。
那为什么打印下来的结果就是abcdef呢?
那是因为,如果要打印字符串的话,后面只用写首元素的地址就可以打印出全部的字符串了:
int main()
{
char arr[] = "abcdef";
printf("%s\n", arr);
return 0;
}
类比一下这个代码,就不难理解了。
关于打印数组里面的元素,还有一个知识点:
int main()
{
char arr[] = "abcdef";
printf("%c\n", arr[2]);
printf("%c\n", "abcdef"[2]);
return 0;
}
来看上面的代码,两者其实是等价的,只需要首元素的地址后面跟着一个方括号就可以打出对应的元素了。
现在我们来看一道题:
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;
}
打印结果是这样子的:
为什么呢?
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。
2.数组指针变量
2.1 数组指针变量是什么?
之前我们了解了指针数组,指针数组是一种数组,数组中存放的是地址(指针)。
那数组指针变量是数组还是指针变量呢?
答案是:指针变量。
让我们类比一下就可以理解了:
整形指针变量:int* pint;存放的是整型变量的地址,能够指向整型数据的指针。
浮点型指针变量:float* pf;存放的是浮点型变量的地址,能够指向浮点型数据的指针。
那数组指针变量:存放的是数组的地址,能够指向数组的指针变量 。
那我们看一下下面的变量p1和p2哪一个是数组指针变量呢?
int* p1[10];
int (*p2)[10];
答案是:int (*p)[10].解释是:p先和*结合,说明p是一个指针,然后指针指的是一个大小为10个的整型的数组。所以p是一个指针,指向一个数组,所以叫数组指针。
p1是是一个存放10个指针的数组。p2是数组指针变量。
为什么呢?
因为[]的优先级是要高于*号的,所以必须要加上()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?就是前面我们所提到数组名特殊情况的&数组名
int arr[10] = {0};
&arr;
如果要存放数组的地址,就得存放在数组指针变量中,如下:
int (*p)[10] = &arr;
我们通过调试看一下变量p和&arr的类型是否相同。
我们发现二者的类型是完全一致的。
数组指针类型解析:
int (*p) [10]
| | |
| | |
| | p指向数组元素的个数
| p是数组指针变量名,去掉名字p就是该变量的类型
p指向的数组的元素类型
例题:
int* arr2[6]这个数组的地址应该放在哪个数组指针变量里面呀?
根据上面的解析不难得到是:int* (*p)[6] = &arr2
3.二维数组传参本质
有了数组指针的理解,我们就可以试着理解二维数组传参的本质了。
我们在学习二维数组打印的时候,可以写出如下的代码:
void test(int arr[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 ", arr[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;
}
这是实参是二维数组,形参也写成二维数组的形式,那还有什么其他写法吗?
实参也是数组名,说明上传的也就是二维数组首元素的地址,那么形参也可以写成指针变量。
那么二维数组的首元素是谁呢?其地址又应该用什么样类型的指针去接受呢?
首先我们再来理解一下二维数组,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的一维数组。
所以说,形参需要一个一维数组指针类型来接收实参上传的第一行一维数组的地址。第一行一维数组的类型是int [5], 所以所对应的指针类型是int (*)[5]。那就意味着二维数组传参的本质上也是传递了地址,传递的是这个二维数组的第一行一维数组
所以形参也可以写成指针形式的,如下:
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)+j) = (*(p + i))[j] = 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;
}
在这里,我们解释一下*(*(p + i)+j))这个是什么意思:
首先,若给一个数组arr[]创建一个数组指针变量p,p+1就会跳过一整个数组,*p就指的是整个数组,所以p就是&arr,那么*p就是*&arr,*&arr取地址以后又解引用,*和&抵消了,所以*p就是arr,就是arr[]的数组名,就是arr[] 的首元素的地址。
所以上面*(*(p + i)+j))这个式子,首先p是第一行一维数组的地址,p+i就是第i行一维数组的地址,解引用*(p + i)就像上面解释的*p一样,就是第i行数组的数组名arr[i], 就是第i行数组的首元素地址,所以*(p + i)这个地址即指针所指的元素就是整型,再用这个首元素地址加上j,就是跳过j个整型大小后的地址,即*(p + i)+j就是这一行下标为j的元素地址,再解引用该地址,即*(*(p + i)+j))就是第i行一维数组中下标为j的元素值。也可以写成(*(p + i))[j] = p[i][j],其实*就是一个摆设,便于理解而已。
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?
与前面类比学习的字符指针变量和数组指针变量,我们不难得到出结论:
函数指针变量就是用来存放函数地址的,未来可以通过该地址调用函数。
函数也有地址吗?
void test()
{
printf("abcdef");
}
int main()
{
printf("test = %p\n", test);
printf("&test = %p\n", &test);
return 0;
}
让我们看一下结果:
确实都打印出来了地址,所以函数是有地址的。并且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。
那如果我们要把函数的地址存放起来,就得创建函数指针变量,它与数组指针变量的形式和理解都很相似。如下:
void test()
{
printf("abcdef");
}
void (*pf1)() = test;
void (*pf2)() = &test;
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int (*pf3)(int, int) = Add;
int (*pf4)(int x, int y) = &Add;//x和y写于不写都是可以的,只需要指出类型就好了
通过上面的代码进行对比观察,不难得到函数指针变量的解析:
int (*pf3) (int, int)//也可以写成int (*pf3) (int x, int y)
| | |
| | |
| | pf3指向函数的参数类型和个数交代
| pf3是函数指针变量名,去掉名字pf3就是该变量的类型
pf3指向的函数的返回类型
int (*) (int, int)//pf3函数指针变量的类型
4.2 函数指针变量的使用
我们可以通过函数指针来调用指针指向的函数。
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int main()
{
int (*p) (int, int) = Add;
printf("%d\n", (*p)(3, 5));//用*找到函数,即调用函数
printf("%d\n", p(4, 5));//去掉*也可以,加上只是为了方便理解
//*几乎只是一个摆设,可以直接就用该变量表示函数
return 0;
}
输出结果为:
4.3 两段有趣的代码
代码1:
( *( void(*)() ) 0 ) ()
1.首先将代码void(*)()看成一个指针p的一个整体,即( *(p) 0 ) (), 然后从0开始,从里往外看,不难发现,0是一个整型,0的前面有一个括号,里面是一个数据类型,这是典型的强制类型转换,所以0被强制转换成一个指针,即0是一个地址,方便理解的话这个地址应该就是0x00000000,而并且这个地址是一个函数指针类型,即在0这个位置,是一个无参,返回类型为void的一个函数地址。
2.*(p)0, 将这个地址解引用,调用出了这个函数,后面的()里面就应该是这个函数所需要的参数,因为该函数无参,所以()里面没有参数。
interesting~
代码2:
void ( *signal (int, void(*)(int) ) ) (int)
1.这个代码我们从里面往外面看,从signal ( int, void(*)(int) )开始看, 不难发现这是一个函数,这个函数的返回值先暂时不去想,但是这个函数的两个参数类型我们可以很容易看出来,一个是整型int, 一个是函数指针类型,这个指针指向的这个函数的参数只有一个,并且为int整型类型,而且这个函数的返回类型为void类型。
2.那这个signal函数的返回类型是什么呢?如果我们把signal ( int, void(*)(int) )这个提出来,放在这个代码到后面,就变成了void ( * ) (int) signal (int, void(*)(int),诶?我们类比一下一个Add的函数声明int Add(int, int), 就可以很容易联想到了:这个代码是函数signal的声明,这个函数的参数上面已经解释了,这个函数的返回类型为void ( * ) (int)这个函数指针类型,即返回的这个值是一个地址,这个地址指向的是一个函数,这个函数的参数为int整型类型,返回类型为void类型。
3.那可不可以写成signal (int, void(*)(int)这种样子呢?答案是不可以的,语法上不支持,编译器上会爆红,后面这个函数 signal (int, void(*)(int)要写在*的左边。但是通过某种优化后可以将这个代码更容易理解地写出来。这种优化通过typedef来实现。
4.3.1 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,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
如果是指针类型的话,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;
这样写有一个方便之处:
int* p1, p3;//p1为int*类型,但是p3为int类型
typedef int* ptr_t;
ptr_t p2, p4;//p2为int*类型,p4也为int*类型
但是对于数组指针和函数指针稍微有点区别:
比如我们有一个数组指针类型int (*)[5], 需要重命名为parr_t,那得这样子写:
typedef int (*parr_t)[5];//新的类型必须写在*的右边
注意:有typedef时parr_t为类型,没有时为变量。
所以,如果要优化代码2,可以这样子写:
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];//数组有十个元素,每个元素的类型为int*类型
那要把函数的地址存储到一个数组中,那这个数组就叫做函数指针数组,那函数指针数组如何定义呢?
int (*parr1[3])();
int *parr2[3]();
int (*)()parr3[3];
答案是parr1
解释:因为parr1先和[] 结合,说明parr1是一个数组,数组的内容是什么呢?是int(*)()类型的函数指针,即数组里面每个元素都是地址,地址指向的内容是一个函数,这个函数没有参数,并且返回类型为int类型。
6.转移表
函数指针有一个用途:转移表
举例,计算机的一般实现:
#include<stdio.h>
void menu()
{
printf("***********************\n");
printf("****1. add 2. sub****\n");
printf("****3. mul 4. div****\n");
printf("*******0. exit *******\n");
printf("***********************\n");
}
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 = 0;
do
{
menu();
printf("请输入数字:");
scanf("%d", &input);
int i = 0;
int j = 0;
int ret = 0;
switch (input)
{
case 1:
{
printf("请输入需要计算的数字:");
scanf("%d %d", &i, &j);
ret = add(i, j);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
}
case 2:
{
printf("请输入需要计算的数字:");
scanf("%d %d", &i, &j);
ret = sub(i, j);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
}
case 3:
{
printf("请输入需要计算的数字:");
scanf("%d %d", &i, &j);
ret = mul(i, j);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
}
case 4:
{
printf("请输入需要计算的数字:");
scanf("%d %d", &i, &j);
ret = div(i, j);
printf("ret = %d\n", ret);
break;
}
default:
printf("输入错误,请重新输入\n");
break;
}
printf("\n");
} while(input);//while()括号里面的变量一定是do循环外面的变量
return 0;
}
使用函数指针数组进行实现:
void menu()
{
printf("***********************\n");
printf("****1. add 2. sub****\n");
printf("****3. mul 4. div****\n");
printf("*******0. exit *******\n");
printf("***********************\n");
}
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 = 0;
int (*p[5])(int, int) = { 0, add, sub, mul, div };
do
{
menu();
printf("请输入数字:");
scanf("%d", &input);
int i = 0;
int j = 0;
int ret = 0;
if (input < 5 && input > 0)
{
printf("请输入需要计算的数字:");
scanf("%d %d", &i, &j);
ret = p[input](i, j);//也可以写成(*p[input])(x,y)
printf("ret = %d\n", ret);
}
else if (input >= 5)
printf("输入错误,请重新输入\n");
} while (input);
return 0;
}
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