C语言编程学习指导|C语言进阶（指针进阶） c++|c语言

文章目录

- 指针进阶
- - - - 字符指针
      - 字符指针的作用
        
        字符指针的特点
      - 指针数组
      - 指针数组的定义
        
        指针数组的使用
    - 数组指针
    - - 数组指针的定义
      - &数组名和数组名
      - 数组指针的使用
      - 反面用例
        
        正面用例
        
        Example
        
        类型辨别方法
    - 数组传参和指针传参
    - - 一维数组传参
      - 二维数组传参
      - 一级指针传参
      - 二级指针传参
    - 函数指针
    - - 函数指针的定义
      - 函数指针的类型
      - 函数指针的使用
      - Example
    - 函数指针数组
    - - 函数指针数组的定义
      - 函数指针数组的使用
      - 转移表
        
        回调函数
    - 指向函数指针数组的指针

指针进阶

我们在初阶时就已经接触过指针，了解了指针的相关内容，有：

指针定义：指针变量，用于存放地址。地址唯一对应一块内存空间。

指针大小：固定32位平台下占4个字节，64位8个字节。

指针类型：类型决定指针±整数的步长及指针解引用时访问的大小。

指针运算：指针解引用，指针±整数，指针-指针，指针关系运算。

本章节在此基础上，对C语言阶段指针进行更深层次的研究。
字符指针字符指针，存入字符的地址，类型为char *
字符指针的作用

指向单个字符变量

char ch = 'w'; const char* pch = &ch;

这种很容易理解，就是指针解引用访问字符变量。

指向字符串首字符

char* pc = "hello"; printf("%s\n", pc);

这种是把字符串"hello"放进指针嘛？
其实不然，类似于数组名，该指针存的是常量字符串"hello"的首字符的地址。通过对指针解引用访问首字符地址，从而找到整个字符串。

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char* pc = "hello"; printf("%c\n", *(pc + 1)); //e printf("%s\n", pc); //hello printf("%s\n", pc + 1); //ello

字符串本质上还是在空间上连续存放，所以指针±整数同样有访问的效果。由此也可以看出%s的用法，把地址给%s会将其后的内容看作字符串并打印直到\0 。（所以我猜测%s的s是string的意思）

字符指针的特点例题

char str1[] = "hello bit"; char str2[] = "hello bit"; char* str3 = "hello bit"; char* str4 = "hello bit"; if (str1 == str2) printf("str1 = str2\n"); //1 else printf("str1 != str2\n"); //2if (str3 == str4) printf("str3 = str4\n"); //3 else printf("str3 != str4\n"); //4

str1(3)==str2(4)，比较的是二者其实位置地址是否相同。（地址才是真正判断二者是否相同的要素）

答案是2和3。因为1和2是用字符串初始化数组，3和4是指针指向常量字符串。

str1和str2是普通的数组，是在内存上开辟了两块空间不过存放了一样的数据。

str3和str4指向常量字符串，存放在内存的常量区，是不可被修改且具有唯一性即常量区只存放一个。所以str3和str4指向的都是同一个字符串。

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常量区的存储特点：存放在常量区的数据不可被修改，正因为不可修改所以存一份就够了。后期如果需要，使用的是同一数据。（数据还是同一个数据，只是用不同的指针维护）
总结

常量字符串不可被修改，存放在内存的常量区。
具有唯一性即常量区只存放一个。

指针数组指针数组的定义

int arr[10]; //整型数组 char ch[5]; //字符数组 float f[20]; //浮点型数组

可见，元素类型也就是数组的“类型”。

char* pch[5]; int* parr[10]; float* pf[20];

指针数组就是存放指针的数组。

int arr[10]; int* arr[10];

整型数组的数组名arr，即首元素地址，是一级指针。
指针数组的数组名parr，也是首元素地址，不过其首元素为int*类型变量，所以parr就是二级指针。
指针数组的使用

int arr1[] = { 1,2,3,4,5 }; int arr2[] = { 2,3,4,5,6 }; int arr3[] = { 3,4,5,6,7 }; int* parr[] = { arr1,arr2,arr3 }; for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 5; j++) { //1. printf("%d ", parr[i][j]); //2. printf("%d ", *(*(parr + i) + j)); } printf("\n"); } //答案 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 ps: parr[i] <==> *(parr+i) *(parr[i]+j) <==> *(*(parr+i)+j) <==> (*parr+i)[j] <==> parr[i][j]

通过指针数组访问整型数组的每个元素。parr[i][j]和*(*(parr+i)+j)本质上是等价的。

const char* pch[] = { "abcde", "bcdef", "cdefg" }; for (int i = 0; i < 3; i++) { //1. printf("%s", pch[i]); //2. printf("%s", *(pch + i)); for (int j = 0; j < 5; j++) { //3. printf("%c", pch[i][j]); //4. printf("%c", *(*(pch + i) + j)); } printf("\n"); }

打印字符串使用%s更简单，若要使用%c，就是得到每个字符串的起始地址，分别向后访问。

从这里也可以看出数组和指针的关系，我愿称之为*和[]的爱恨情仇！

数组指针

由前面的例子，不难得出，数组指针是指向数组的指针，是指针而非数组。

数组指针的定义

char ch = 'w'; char* pch = &ch; //字符地址存放在字符指针中int a = 10; int* pint = &a; //整型地址存放在整型指针中float f = 0.0; float* pf = &f; //浮点型地址存放在浮点型指针中

什么变量的地址存放在什么指针中。指针指向变量的类型，决定了指针的类型。顾名思义，数组指针指向的是数组。

递推可得，数组的地址存放在数组指针中。且数组指针的类型为数组的类型再加个* 。

下面那种定义方法是对的呢？

int arr[10] = { 0 }; //1. int* pa = arr; //2. &arr; //整个数组的地址 int* parr = &arr; //3. int* parr[10] = &arr; //4. int(*parr)[10] = &arr;

取出的是首元素的地址，而非整个数组的地址

整型指针应存放整型变量的地址，数组的地址无法存入整型指针中。

[]的优先级比*高，故parr先与[]结合成数组名，所以parr是个指针数组。

数组指针的类型由数组类型决定，先找出数组的类型int[10]（去掉名就是类型）。且不能让[]先与parr结合，所以用()先将parr和*结合，即成int(*parr)[10]。

C语言规定[]必须再最后面，所以不可写成int[10](*parr)。

int* parr[10]; //指针数组 int(*parr)[10]; //数组指针

我们前面强调过，去掉名字就是类型。所以int[10]是整型数组的类型，int*[10]是指针数组的类型，int(*)[10]是数组指针的类型。
&数组名和数组名

之前介绍过不止一遍，所以这次只说重点。

指针类型决定了指针±整数的步长。

//首元素地址+1 printf("%p\n", arr); //0073FCA4 printf("%p\n", arr + 1); //0073FCA8 //整个数组地址+1 printf("%p\n", &arr); //0073FCA4 printf("%p\n", &arr + 1); //0073FCCC

首元素地址就是整型指针+1，自然只能向后访问4shou个字节
整个数组地址+1，即int(*)[10]型指针+1，向后访问了 i n t × 10 int×10 int×10即40个字节。

sizeof(arr)也代表整个数组，现在去理解为什么sizeof里数组名代表的是整个数组呢？数组这种结构保存了数组的大小，sizeof求所占空间的长度，那自然要严谨一些了。

数组指针的使用

遍历数组，使用数组或是指针作形参接收就行了。且所谓的用数组接收仅是理解层面，本质上都是指针。

void Print1(int arr[], int sz) { for (int i = 0; i < sz; i++) { //printf("%d ", arr[i]); printf("%d ", *(arr + i)); } } void Print2(int* arr, int sz) { for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); //printf("%d ", *(arr + i)); } } int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); Print1(arr, sz); Print2(arr, sz); return 0; }

反面用例

数组作实参，用数组或指针接收即可。数组指针使用对了很好用，但如果随便用可能会很别扭。下面先介绍强行使用数组指针的用法。

//错误示范 void Print3(int(*pa)[10], int sz) { for (int i = 0; i < sz; i++) { //printf("%d ", pa[i]); printf("%d ", *(pa + i)); } }

将整个数组地址传过去，则用数组指针接收，然后呢，直接对pa解引用吗？

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结果显然是错误的，从结果中也可以看出打印的是十进制下的地址，+1跳过40个字节。

这里笔者在学习的时候产生了个疑问，传过去数组的地址，为什么解一层引用后还是地址呢？
&arr解引用*后相当于找到首元素的地址，可以理解为&和*相互抵消只剩下arr不就是首元素的地址嘛~

void Print4(int(*pa)[10], int sz) { for (int i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", *(*(pa)+j)); } }

倘若我们把一维数组看作是二维数组第一行。由于二维数组在内存中是连续存放的，我们只打印二维数组的第一行，便可以避免上面的错误。

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*(pa)相当于数组指针所指向数组的数组名。数组指针指向整个数组，将其看作二维数组并解引用得到一行的首元素，从而遍历访问。
正面用例

从上面的例子也可以看出，用数组指针访问二维数组时，效果便不错。

//二维数组传参,用二维数组接收 void Print1(int arr[3][5], int r, int c) { for (int i = 0; i < r; i++) { for (int j = 0; j < c; j++) { //printf("%d ", arr[i][j]); printf("%d ", *(*(arr + i) + j)); } printf("\n"); } }

上面的例子，是正常二维数组传参，二维数组接收的情况。下面我们用数组指针接收。

//二维数组传参,用数组指针接收 void Print2(int(*pa)[5], int r, int c) { for (int i = 0; i < r; i++) { for (int j = 0; j < c; j++) { //1. printf("%d ", pa[i][j]); //2. printf("%d ", *(*(pa + 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 }; Print2(arr, 3, 5); //二维数组首元素是首行 return 0; }

把二维数组想象成一个拥有三个元素的一维数组（每个元素也为一维数组），即一维数组的一维数组。
由于其每个元素是有5个元素的一维数组，数组指针定义为int(*p)[5]，指向首行这个“一维数组”。（传参穿的是数组名）
第一层循环用于“跳行”，即每次跳过5个元素。第二层循环遍历每行“一维数组”。

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用二维数组和数组指针接收的都是首行地址。

数组指针的类型int(*)[5]，和二维数组首元素地址的类型相同。

故可得，二维数组首元素地址和数组指针是等价的，即数组指针pa就是数组名。
二维数组首元素为其首行，相当于一个一维数组，该一维数组的地址类型为int(*)[5]。且实参为二维数组名，降级为指向首行的指针，所以它是数组指针，类型为int(*)[5]。

数组指针指向二维数组，才是使用数组指针的正确示范。

Example

下列示例分别是什么？

//1. int arr[5]; //2. int *pa1[5]; //3. int (*pa2)[10]; //4. int (*pa3[10])[5];

整型数组
存放整型指针的数组

*靠左靠右无所谓，pa1先和[]结合为数组，剩下int*为数组元素类型。

指向整型数组的指针

(*pa2)，*先和pa2结合为指针，剩下int[10]，指向的是元素个数为10的整型数组。

存放数组指针的数组

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pa3先和[10]结合为数组，剩下int(*)[5]是指向数组的指针为数组的元素。所以是个元素个数为10的数组指针数组。
逆向思考，有整型数组arr[5]和指向该数组的类型为int(*)[5]的数组指针，还有数组指针数组pa3[10]用于存放该数组指针。

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类型辨别方法

若名称先和[]结合为数组，只去掉数组名就是数组类型，去掉[n]和数组名便是其元素的类型。
若名称先和*结合为指针，只去掉指针名就是指针类型，去掉*和指针名便是指向的变量的类型。

数组传参和指针传参

实践之中不免会碰到数组和指针作函数参数而如何设计形参的问题。

一维数组传参

一维数组传参，下列接收方式是否可行呢？

//1. void test(int arr[]) {} //2. void test(int arr[10]) {} //3. void test(int* arr) {} int main() { int arr[10] = { 0 }; test(arr); return 0; }

数组传参数组接收，可行但其实都会降级优化成指针，编译器不会真正创建一个数组。
由于形参数组形同虚设，所以数组大小无意义，任意大小或无。（有歧义）
数组传参本质就是首元素地址，首元素类型为int，所以指针的类型为int*。

所以可以看出[]和*()是等价的。我愿称之为*和[]的爱恨情仇！（‐＾▽＾‐）

//1. void test2(int* arr[2]) {} //2. void test2(int** arr) {} int main() { int* arr2[10] = { 0 }; test2(arr2); return 0; }

指针数组，每个元素类型为int*，故用二级指针接收数组名。

一维数组传参，数组和指针接收。

二维数组传参

//1. void test(int arr[3][5]) {} //2. void test(int arr[][]) {} //3. void test(int arr[][5]) {} int main() { int arr[3][5] = { 0 }; test(arr); }

二维数组传参用二维数组接收，行可省略，但列不可以。

//4. void test(int* arr) {} //5. void test(int* arr[5]) {} //6. void test(int(*arr)[5]) {} //7. void test(int** arr) {} int main() { int arr[3][5] = { 0 }; test(arr); }

整型指针接收的应该是整型变量的地址，而二维数组数组名为首行的数组地址。
指针数组和二维数组无关。
二维数组传参用首行数组大小的数组指针接收。
二级指针和二维数组无关。

二维数组数组名arr为首行“一维数组”的地址，数组的地址用数组指针接收。

int(*)[5]型数组指针指向元素个数为5的一维数组。指针+1访问到下一行，每次跳一行。再解一层引用访问一行里每个元素。

一级指针传参

反向思考，若函数形参为指针，传参时实参可以如何设计呢？

void test(int* ptr, int sz) {} void test(int arr[],int sz) {} int main() { //1. int a = 10; test(&a); //2. int arr[10] = { 0 }; test(arr); return 0; }

一级指针传参，形参用指针和数组都行，但不提倡用一维数组。
若形参为指针，实参也可以是指针（地址），也可以是数组。

二级指针传参

当二级指针作参数时，形参如何设计呢？

void test(int** pp) { printf("%d\n", **pp); } void test(int* arr[]) {//用法不好 printf("%d\n", *arr[0]); } int main() { int a = 10; int* p = &a; int** pp = &p; test(pp); return 0; }

当二级指针作函数参数时，形参可以是二级指针和指针数组。

当形参为二级指针，实参可以传什么呢？

void test(int** pp) { printf("%d\n", **pp); } int main() { int a = 10; int* p = &a; int** pp = &p; int* arr[10] = { &a }; //1. test(&p); //2. test(pp); //3. test(arr); return 0; }

当形参为二级指针时，实参可以是：二级指针（一级指针地址），指针数组首元素的地址。

函数指针函数指针的定义

整型指针存放整型的地址；数组指针存放数组的地址；那么类比可得，函数指针存放函数的地址。

显然，函数指针指向函数，存放函数的地址。搞懂函数指针，先了解函数的地址。

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&函数名或函数名代表函数地址，与&数组名和数组名略有不同，&函数名和函数名完全一致。

函数的地址必然要放到函数指针里，函数指针的类型该如何写呢？（以Add函数为例）

//整型指针 int* pa = &a; //字符指针 char* pc = &ch; //数组指针 int(*pa)[10] = &arr; //函数指针 - 存放函数地址 int(*pf)(int, int) = &Add;

函数指针的类型

int Add(int x, int y); //1. int(*pf)(int, int) = &Add; //2. int *pf(int, int) = &Add;

倘若，去掉括号int* pf(int, int)，pf就变成函数名，返回类型是int*。所以指针必须带括号。

前文已交代，指针，去掉指针名和*就是指针所指向的变量类型。

整型指针，去掉*和指针名，即为整型变量类型int。字符指针，为字符类型char。数组指针，去掉后为数组类型int[10]。
函数指针，去掉*和指针名，即为函数的类型int(int,int)。

总结

去掉指针名pf，即为指针类型int(*)(int, int)
去掉指针名pf和*，即为指针所指向的函数类型为int(int, int)

函数指针的使用

计算机硬件程序经常通过调用地址的方式来调用函数，因此需要使用函数指针调用函数。

int Add(int x, int y) { return x + y; } int main() { //1. int(*pf)(int, int) = &Add; //函数指针指向Add函数 //2. int(*pf)(int, int) = Add; //1. int ret = (*pf)(2, 3); //2. int ret = pf(2, 3); printf("%d\n", ret); return 0; }

前面已经交代，&函数名和函数名都是函数的地址，完全等价。所以两种初始化函数指针的方式都可以。

既然函数名Add可以直接赋值给函数指针pf，说明二者等价。函数指针名pf不解引用也可以使用，*在此处形同虚设，甚至于不写或写多个都并无大碍，仅为理解。

既然函数名也是函数地址，所以对其解引用也是可以的。我们甚至可以这样写，但仅限娱乐，没有必要。

Add(2, 3); //1 (*Add)(2, 3); //2 (*&Add)(2, 3); //3

Example

解释下列代码

//1. (*(void(*)())0)(); //2. void (*signal(int, void(*)(int)))(int);

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void(*)()是函数指针类型，放在( )0中，也就是把0强制转换成地址，该地址处存放一个函数其类型为void(*)(void)。
这样(void(*)())0就变成了指针，指向该地址的函数，且对其解引用访问此函数。
(*(void(*)())0)也相当于(*pf)，通过函数指针解引用代替函数名，函数名后面带上();，相当于(*pf)();也就是一次不传参的函数调用。

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signal先和()结合，说明signal为函数名，其后(int, void(*)(int))，为其参数列表。
去掉函数名称和参数列表，剩下的void(*)(int)就是返回类型，所以是一次函数声明。

void (* signal(int, void(*)(int)) ) (int); typedef void(* pf_t)(int); //typedef简化代码 pf_t signal(int, pf_t);

函数指针数组

//整型数组 - 存放整型变量 int arr[10]; //字符数组 - 存放字符变量 char ch[5]; //指针数组 - 存放指针变量 int* arr[10]; //函数指针数组 - 存放函数指针 int(*pfar[10])(int, int);

指针数组存放指针变量，函数指针数组存放函数指针，故元素类型为函数指针类型。

函数指针数组的定义

int Add(int x, int y) {//int(*)(int,int) return x + y; } int Sub(int x, int y) {//int(*)(int,int) return x - y; } int Mul(int x, int y) {//int(*)(int,int) return x * y; } int Div(int x, int y) {//int(*)(int,int) return x / y; } int main() { //函数指针数组 - pfArr int(*pfArr[4])(int, int) = { Add,Sub,Mul,Div }; return 0; }

类型相同的函数，存放在同一个函数指针数组中。一般功能相似的函数，其类型也相同。

函数指针数组的使用

利用函数指针数组实现计算器，以简化调用过程。

转移表

//计算器实现1.0 void menu() { printf("**********************************\n"); printf("*****1.Add******2.Sub*****\n"); printf("*****3.Mul******4.Div*****\n"); printf("************0.exit************\n"); printf("**********************************\n"); } int main() { int (*pfArr[10]) (int, int) = { 0,Add,Sub,Mul,Div }; //数组下标和选项序号匹配 int input = 0; int a = 0; int b = 0; do { menu(); printf("请选择:>"); scanf("%d", &input); if (0 <= input && input <= 4) { if (input == 0) { printf("退出游戏\n"); break; } else { printf("请输入操作数\n"); scanf("%d %d", &a, &b); printf("ret == %d\n", pfArr[input](a, b)); break; } } else { printf("输入错误\n"); break; } } while (input); return 0; }

函数指针数组实现不同选择情况下，通过函数地址“跳转”到不同的函数的功能。

这样的函数指针数组成为转移表。（跳转功能）
回调函数

若不想舍弃switch语句，还可以这样简化代码3.0，代价为创建全局变量。若不想创建全局变量，可以使用2.0

/****** * 计算器实现 * 2.0 ******/ void Calc(int (*pf)(int,int)) { int a = 0; int b = 0; printf("请输入操作数:>"); scanf("%d %d", &a, &b); printf("%d\n", pf(a, b)); } int main() { int input = 0; do { menu(); printf("请选择:>"); scanf("%d", &input); switch (input) { case 0: printf("退出成功\n"); break; case 1: Calc(Add); break; case 2: Calc(Sub); break; case 3: Calc(Mul); break; case 4: Calc(Div); break; default: printf("请重新选择\n"); break; } } while (input); return 0; }/****** * 计算器实现 * 3.0 ******/ int (*pfArr[10])(int, int) = { 0,Add,Sub,Mul,Div }; int input = 0; void Call() { int a = 0; int b = 0; printf("请输入操作数:>"); scanf("%d %d", &a, &b); printf("%d\n", pfArr[input](a, b)); } int main() { do { menu(); printf("请选择:>"); scanf("%d", &input); switch (input) { case 0: printf("退出成功\n"); break; case 1: case 2: case 3: case 4: Call(); break; default: printf("请重新选择\n"); break; } } while (input); return 0; }

如下图所示，被通过函数指针调用的函数叫做回调函数，回调函数即使第三方调用调用函数的参数也在其中被调用。

若想在调用函数中随条件变化而调用不同的函数，就必须使用回调函数的方法：调用函数中使用函数指针，指向不同函数。回调函数在大型工程中显得非常方便。

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指向函数指针数组的指针

int arr[10]; int(*parr)[10] = &arr; //整型数组指针 char(*pch)[10] = &ch; //字符数组指针 //指向整型数组指针的指针 int(*(*pparr))[10] = &parr; //指向字符数组指针的指针 char(*(*ppch))[10] = &pch; //函数1. int Add(int x, int y) { return x + y; } //函数指针2. int (*pf)(int, int) = Add; //函数指针数组3. int (*pfArr[10])(int, int) = { Add }; //指向函数指针数组的指针4. int(*(*ppfArr)[10])(int, int) = &pfArr;