C語言玩轉指針之指針的高階玩法
前言
指針第一篇，萬人瀏覽：
【C語言】玩轉指針——關於指針，你需要掌握的基礎知識！
指針的主題，我們在初級階段的《指針》章節已經接觸過瞭，我們知道瞭指針的概念：
1.指針就是個變量，用來存放地址，地址唯一標識一塊內存空間。
2. 指針的大小是固定的4/8個字節（32位平臺/64位平臺）。
3. 指針是有類型，指針的類型決定瞭指針的±整數的步長，指針解引用操作的時候的權限。
4. 指針的運算
這個章節，我們繼續探討指針的高級主題
一、字符指針
在指針的類型中我們知道有一種指針類型為字符指針 char* 。
思考以下代碼，pc和p分別指向何方？
int main()
{
char ch = 'www';
char *pc = &ch;//pc是指向一個字符變量的
const char* p = "hello boy";//"hello boy"是一個常量字符串
//上面表達式的作用是：把常量字符串“hello bit”的第一個字符h的地址賦給p(指向首字符地址)
return 0;
}
【註意】
代碼 char* pstr = “hello bit.”; 特別容易讓同學以為是把字符串 hello boy 放到字符指針
p裡瞭，但是/本質是把字符串 hello boy首字符的地址放到瞭p中。
思考下面代碼，輸出的是什麼？
int main()
{
char str1[] = "hello boy.";
char str2[] = "hello boy.";
//兩個字符數組，獨立開辟空間。
//數組名是數組首元素地址
char *str3 = "hello boy.";
char *str4 = "hello boy.";
//二者都是指向常量字符串，（常量字符串，是不能修改的）
//二者指向的是同一個地址
if (str1 == str2)//比較兩個數組的地址，肯定不相等
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;
}
所以結果如下圖
二、指針數組和數組指針
指針數組是指針還是數組？
答案是：數組。
數組指針是指針還是數組？
答案是：指針。
舉個例子：
int *p1[5]; //指針數組 int (*p2)[5]; //數組指針
二者形式很相似，那麼我們如何區分呢？
1.指針數組
【指針數組】
首先它是一個數組，數組的元素都是指針，數組占多少個字節由數組本身 決定。它是“儲存指針的數組”的簡稱。
指針數組是數組元素為指針的數組(例如 int *p[5],定義瞭p[0],p[1],p[2],p[3],p[4]五個指針)，其本質為數組。
int *p[5];
這裡涉及到一個優先級的問題。
我們知道數組下標的優先級比取值運算符的優先級高。所以，p先被定義為具有5個元素的數組。它的類型是int*，所以它是指向整型變量的指針。
【結論】指針數組是一個數組，每個數組元素存放一個指針變量。
指針數組如何初始化呢？
int main()
{
//char *arr[5];//arr是存放字符指針的數組
//int * arr2[4];//arr2是存放整型指針的數組
int a = 10;
int b = 20;
int c = 30;
int d = 40;
//int* int* int* int*
int * arr2[4] = { &a, &b, &c, &d };//arr2就是整型指針的數組
printf("%d\n", *arr2[0]);//取出第一個地址的內容
int i = 0;
for (i = 0; i < 4; i++)
{
printf("%d\n", *(arr2[i]));
}
return 0;
}
數組指針中&a，&b,&c,&d分別指向10，20，30，40
大傢有沒發現，如果這樣定義的話，會有些繁瑣。
所以我們可以采用以下的方法：
int main()
{
const char* arr[5] = { "abcedf", "bcedfg", "hehe" ,"hhh","zhangsan"};
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%s\n", arr[i]);
}
return 0;
}
2.數組指針
2.1.數組指針是什麼？
【數組指針】
首先它是一個指針，它指向一個數組。在 32 位系統下永遠是占 4 個字節，
至於它指向的數組占多少字節，不知道。它是“指向數組的指針”的簡稱。
數組指針是指向數組地址的指針，其本質為指針。
int (*p)[5];
在上面代碼中，圓括號和數組下標位於同一優先級隊列，所以從左到右執行。
因此，p先被定義為一個指針變量，後邊[5]表示的是一個具有5個元素的數組，p指向的就是這個數組。
由於指針變量的類型事實上就是它所指向的元素的類型，所以這個int定義數組元素的類型為整型。
通過下面一個例子來加深理解
int main()
{
int a = 10;
int*pi=&a;//整型的地址存放到整型指針中
char ch = 'w';
char* pc=&ch;//字符的地址存放在字符指針中
int arr[10] = { 0 };
int*p = arr;//arr-是數組首元素的地址
//int* parr[10]; //這樣寫是數組
int (*parr)[10]=&arr;//取出的是數組的地址,應該存放到數組指針中
return 0;
}
那麼我們如何進行初始化呢？
我們在學習指針的時候，是將指針指向數組名，因為數組名是數組首元素地址，知道瞭第一個元素的地址，後面的元素就可知道。如下：
int main()
{
int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int *p = arr;
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d\n", *(p + i));
}
return 0;
}
所以，上面的指針p是一個指向整型變量的指針，它並不是指向數組的指針。而數組指針，才是指向數組的指針。
所以，在初始化的時候，應該將數組的地址傳遞給數組指針，而不是傳遞數組第一個元素的地址。它們值雖然相同，但含義不一樣。
int main()
{
int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int (*p)[] = &arr;
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d\n", *(*p + i));
}
return 0;
}
2.2.&數組名和數組名的區別
我們以arr和&arr來舉例說明：
a,&a 的值是一樣的。
但意思不一樣，
a 是數組首元素的首地址，也就是 a[0]的首地址。
&a 是數組的首地址，表示的是數組的地址。
例如：
int main()
{
int arr[5] = { 0 };
printf("%p\n", arr);
printf("%p\n", &arr);
return 0;
}
可以看到，它們的值是一樣的。
但是，如果它們+1呢？
如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[5] = { 0 };
printf("arr = %p\n", arr);
printf("&arr= %p\n", &arr);
//+1看看
printf("arr+1 = %p\n", arr+1);
printf("&arr+1= %p\n", &arr+1);
return 0; }
可以看到，+1後的結果就不一樣瞭。
那麼為什麼呢？
a 是數組首元素的首地址，也就是 a[0]的 首地址。
&a 是數組的首地址。
a+1 是數組下一元素的首地址，即 a[1]的首地址。
&a+1 是下一 個數組的首地址。
2.3.數組指針的使用
數組指針指向的是數組，存放的是數組的地址
那怎麼使用，舉個例子：
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {0};
int (*p)[10] = &arr;//把數組arr的地址賦值給數組指針變量p
//這裡*先與p結合，再與 [ ] 結合，由於上面定義的數組是int類型，所以取地址的類型也是int類型。
return 0;
}
來看下面代碼，思考我們如何利用數組指針打印我們想要的結果呢？
void print(int (*parr)[10], int sz)//傳上來地址，用數組指針接受
{
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
//以下3種方式都能打印
//printf("%d ", parr[0][i]);//把一維數組當成二維數組，[0]表示第一行，[i]表示遍歷元素
//printf("%d ", (*(parr + 0))[i]);//*(parr + 0)解引用首元素地址
printf("%d ", (*parr)[i]);//(*parr) 相當於 parr指向的數組的數組名
}
}
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
print(&arr, sz);//&arr把數組的首元素地址傳上去函數
return 0;
}
三、數組參數與指針參數
我們都知道參數分為形參和實參。
形參是指聲明或定義函數時的參數
實參是在調用函數時主調函數傳遞過來的實際值。
1.一維數組參數
一維數組傳參是怎樣的呢?
我們先來看一個例子：
請大傢思考一下，下面能否傳參成功？
#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);
}
2.二維數組參數
二維數組的傳參跟一維數組類似。
舉個例子：
同樣思考能否傳參成功？
void test(int arr[3][5])//ok？
{}
void test(int arr[][])//ok？
{}
void test(int arr[][5])//ok？
{}
//總結：二維數組傳參，函數形參的設計隻能省略第一個[]的數字。
//因為對一個二維數組，可以不知道有多少行，但是必須知道一行多少元素。
//這樣才方便運算。
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);
}
3.一級指針傳參
首先，用一級指針傳參，那就用一級指針接收
#include <stdio.h>
void print(int *p, int sz) //一級指針接收int* p
{
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]);
//一級指針p，傳給函數
print(p, sz);
return 0;
}
那如果我們用一級指針接收傳過來的參數，我們的參數可以是什麼樣的形式呢？
void test(int *p)//可以接收什麼？
{}
int main()
{
int a = 10;
int* p1 = &a;
int arr[10] = {0};
//怎樣傳給函數？
return 0;
}
其實我們可以有下面的方式：
void test(int *p)
{}
int main()
{
int a = 10;
int* p1 = &a;
int arr[10] = {0};
test(&a);//傳地址上去可以
test(arr);//傳個數組名過去可以
test(p1);//傳個指針也可以
test(NULL);//傳空指針也行，考慮清楚，因為傳空指針就是傳0，並且空指針不能解引用，不支持訪問空間
return 0;
}
4.二級指針傳參
如果是二級指針怎麼傳參呢？
同樣的，我們可以有下面的方法。
void test(int **ppa)
{}
int main()
{
int a = 10;
int* pa = &a;
int** ppa = &pa;
int* arr[5];
test(ppa);
test(&pa);
test(arr);
return 0;
}
四、函數指針
函數指針是是什麼？
我們說，數組指針就是數組的指針。是指向數組的指針。
同理
函數指針就是函數的指針。它是一個指針，指向一個函數
我們思考一下下面三個代碼：
char * (*fun1)(char * p1,char * p2); char * *fun2(char * p1,char * p2); char * fun3(char * p1,char * p2);
什麼意思？
char * (*fun1)(char * p1,char * p2); char *fun2(char * p1,char * p2); //fun2是函數名，p1，p2 是參數，其類型為 char *型，函數的返回值為 char *類型。 char ** fun3(char * p1,char * p2); //與 第二個表達式相比，唯一不同的就是函數的返回值類型為 char**，是個二級指針。
那麼第一個代碼是什麼意思？
這裡 fun1 不是什麼函數名，而是一個
指針變量，它指向一個函數。這個函數有兩個指針類型的參數，函數的返回值也是一個指針。
那麼我們如何使用函數指針呢？
#include <stdio.h>
#include <string.h>
char * fun(char * p1, char * p2)
{
int i = 0;
i = strcmp(p1, p2);
if (0 == i)
{
return p1;
}
else
{
return p2;
}
}
int main()
{
char * (*pf)(char * p1, char * p2);
pf = &fun;
(*pf) ("aa", "bb");
return 0;
}
我們使用指針的時候，需要通過鑰匙（“*”）來取其指向的內存裡面的值，函數指針使用也如此。通過用(*pf)取出存在這個地址上的函數，然後調用它。
給函數指針賦值時，可以用&fun 或直接用函數名 fun。這是因為函數名被編譯之後其實就是一個地址，所以這裡兩種用法沒有本質的差別。
接下來看一下下面這個代碼什麼意思？
(*(void(*) ())0)(
第一步：void(*) ()，可以明白這是一個函數指針類型。這個函數沒有參數，沒有返回值。
第二步：(void(*) ())0，這是將 0 強制轉換為函數指針類型，0 是一個地址，也就是說一個函數存在首地址為 0 的一段區域內。
第三步：((void() ())0)，這是取 0 地址開始的一段內存裡面的內容，其內容就是保存在首地址為 0 的一段區域內的函數。
第四步：((void() ())0)()，這是函數調用。
五、函數指針數組
把函數的地址存到一個數組中，那這個數組就叫函數指針數組
char * (*pf[3])(char * p);//一個函數指針數組，pf為數組名，類型是char*(*)() //pf先於[3]結合，說明是一個數組，數組內存儲瞭3個指向函數的指針 //指針再與*結合，說明是一個函數指針數組
六、指向函數指針數組的指針
看起來很復雜，其實仔細分析也不難。
這裡的函數指針數組指針不就是一個指針嘛。隻不過這個指針指向一個數組，這個數組裡面存的都是指向函數的指針。僅此而已。（套娃）
那如何定義呢？下面代碼介紹
void test(const char* str) {
printf("%s\n", str);
}
int main()
{
//函數指針pfun
void (*pfun)(const char*) = test;
//函數指針的數組pfunArr
void (*pfunArr[5])(const char* str);
pfunArr[0] = test;
//指向函數指針數組pfunArr的指針ppfunArr
void (*(*ppfunArr)[10])(const char*) = &pfunArr;
return 0; }
七、回調函數
根據維基百科的解釋：
把一段可執行的代碼像參數傳遞那樣傳給其他代碼，而這段代碼會在某個時刻被調用執行，這就叫做回調。如果代碼立即被執行就稱為同步回調，如果在之後晚點的某個時間再執行，則稱之為異步回調
比如：
函數 F1 調用函數 F2 的時候，函數 F1 通過參數給函數 F2 傳遞瞭另外一個函數 F3 的指針，在函數 F2 執行的過程中，函數F2 調用瞭函數 F3，這個動作就叫做回調（Callback），而先被當做指針傳入、後面又被回調的函數 F3 就是回調函數。
舉個例子：
int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
int Sub(int x, int y)
{
return x - y;
}
void Cale(int(*pf)(int, int))//通過指針傳地址
{
int ret = pf(3, 5);
printf("%d\n", ret);
}
int main()
{
//Cale(Add);
Cale(Sub);//調用函數
return 0;
}
總結
本文斷斷續續寫瞭好幾天，一是自己本身半桶水都沒有，很多知識限於理論，不能實踐。二是高階指針確實難理解，就算現在寫完瞭，理解依舊不透徹。參考瞭《C語言深度剖析》一書，如果大傢想更加深入理解的話，建議去找這本書看看，收獲會更多。
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