【C语言期末不挂科——指针进阶篇】【上】

C语言进阶篇【上】

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前言:

我们在指针初阶篇学习了:

1、指针就是个变量,用来存放地址,地址唯一标识一块空间。
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,指针的类型决定指针±整数的步长,指针解引用操作时候的权限。
4、指针的运算。

快要期末了,祝各位小伙伴们期末考试顺利,那么话不多说,进入我们今天的主题!


字符指针

指针的类型里面我们知道有一种指针 类型为 字符指针(char *),经过初阶的学习我们已经能用:

c 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	char ch = 'a';
	char *p = &ch;
	*p = 'b';
	return 0;
}

一般我们在存储字符串的时候,我们都会把字符串放进字符数组里面,其实还有一种方式可以用来存储字符串:

c 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	char ch[10] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0' };
	const char *p = "abcdef";//常量字符串
	printf("%s",p);
	return 0;
}

我们可以用字符指针来接收字符串,有人可能要问了:"指针接收?那是把字符串存储到指针里吗?",实则不然,想一下,如果是在x86的环境下,指针只有4个字节大小,而这个字符串已经超出4字节的范围。

还记得我们在C语言中是如何打印字符串的吗?

c 复制代码
printf("%s\n",ch);//上面的例子

我们当时不知道为什么这样写,现在看来,我们是将数组首元素地址传入到printf函数里,然后printf函数通过寻址来访问字符数组从而打印字符串。

其实我们指针也是如此,指针并不是存储了字符串,而是存储了字符串首元素的地址,这样就能通过寻址打印了:

注意:**被双引号引用的字符串已经变成了常量 ,所以要加const**,在C语言内存布局里面有个叫做代码区的区域,是专门用来存储常量以及代码的地方。

我们来看下面这道题:(请问输出结果是什么?)

cpp 复制代码
#include <stdio.h>

int main()
{
	char str1[] = "hello world";
	char str2[] = "hello world";
	
 	const char *str3 = "hello world";
 	const char *str4 = "hello world";
 	
 	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;
}

怎么样,你相对了没有?下面我们来仔细分析是如何将打印的。

首先我们来看str1[]与str2[],我们知道,数组名代表首元素地址,而这是两个数组,str1与str2那么他们两个的地址一定是不同的,所以第一次if判断的时候他们是不相等的。

而str3与str4为什么又是相同的呢?首先,与前两个不同,str3与str4并没有单独开一个空间存储字符串,实际上,常量字符串存储在代码区里时,如果你的常量是出现过的,编译器不会在生成另一份相同的常量,而是直接取同一块常量的首地址给你的指针,所以str3与str4是相同的。


数组指针

在学习数组指针之前,我们先复习一下上节课所讲的指针数组:

如果想不明白也可以类比,整形数组------是存放整形的数组字符数组------是存放字符的数组 ,那么指针数组------是存放指针的数组

c 复制代码
	int *arr[10];//整形指针的数组 
	char *arr2[4];//一级字符指针的数组
	char *arr3[5];//二级字符指针的数组 

当然也可以用指针数组来模拟二维数组:

c 复制代码
#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	int arr2[] = { 2, 3, 4, 5, 6 };
	int arr3[] = { 3, 4, 5, 6, 7 };
	
	int *arr[3] = { arr1, arr2, arr3 };//指针数组
	
	int i = 0;
	for(i = 0 ; i < 3 ; i++)//打印每一列
	{
		int j = 0;
		for(j = 0 ; j < 5 ; j++)//打印每一行
		{
			printf("%d ",arr[i][j]);	
		}	
		printf("\n");
	}
 	return 0;
}

话不多说,进入正题,数组指针是什么?

同样的,我们可以先来类比:

整形指针------指向整型变量的指针,存放整形变量地址的指针变量
字符指针------指向字符变量的指针,存放字符变量地址的指针变量
数组指针------指向数组的指针,存放的是数组的地址的指针变量

下面哪个是数组指针?

c 复制代码
int *p1[10];
int (*p2)[10];

在C语言中'[] '的优先级是要比'*'高的,所以第一个语句,p1是先与[]结合,所以是数组,而数组的类型是int *整形指针类型。

我们再来看第二个,*p2被括号括起来了,那么他的优先级就要比[]高,所以p2就是指针类型,还记得之前说的吗?int *p,*说明了p是指针,而int说明了p指向的是整形,那么去掉(*p2)剩下的int [10],也就是数组类型,所以第二条语句是一个数组指针。


我们知道了什么是数组指针,但是我们该如何给数组指针赋值呢?这个时候就需要再次研究一下我们的数组名了。

c 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%p\n", arr);
	printf("%p", &arr[0]);
	return 0;
}

我们前面说过,数组名表示首元素地址,但是我们有两个例外:

1、sizeof(数组名),这里的数组名不是首元素地址,数组名表示整个数组,其计算的是数组的整个大小,单位为字节。
2、&数组名 这里的数组名也表示整个数组,&所取出的是数组的整个地址。

除此之外,所有情况的数组名均表示首元素地址。

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("%p\n", arr);//1
	printf("%p\n", arr + 1);//2
	
	printf("%p\n", &arr[0]);//3
	printf("%p\n", &arr[0] + 1);//4
	
	printf("%p\n", &arr);//5
	printf("%p\n", &arr + 1);//6
	return 0;
}

我们可以看到,1 2和3 4运行结果相同,都是相差四个字节,虽然5的地址和1与3的地址相同,但是6的地址却与1 3 5 相差了40个字节,而我们数组的大小刚好是40个字节。这也能说明&数组名是取整个数组的地址。

那么我们就可以写出数组指针了:

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	int (*p)[] = &arr;//&arr是整个数组的地址
	
	return 0;
}

我们也可以通过编译来看数组指针的类型:

上面已经声明了数组指针,那么我们到底该怎么用数组指针呢?

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 1, 2, 3, 4 ,5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	int (*p)[10] = &arr;
	int len = sizeof(arr)/sizeof(int);
	int i = 0;
	for(i = 0 ; i < len ; i++)
	{
		printf("%d ", *((*p) + i));//数组指针使用方式
	}
	return 0;
}

数组指针使用时首先对p进行解引用找到这个数组首元素地址,然后首元素加上偏移量之后再解引用,得到具体的值。当然还可以这样写:

cpp 复制代码
for(i = 0 ; i < len ; i++)
{
	printf("%d ", (*p)[i]);
}

实际上数组指针并不是以上情况下使用的,一般我们数组指针用来对二维数组传参,因为二维数组传参,形参是指针形式。例如:

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

void Print(int (*p)[5], int r, int c)//这里数组指针指向的就是二维数组
{
	int i = 0;
	for(i = 0 ; i < r ; i++)//每一行
	{
		int j = 0;
		for(j = 0 ; j < c ; j++)//每一列
		{
			printf("%d ", *(*(p + i) + j));//*(p+i)表示找到二维数组的i行首元素地址,+j表示这一行的第j个元素的地址,最后在最最外面解引用,最后得到这个元素
		}
		printf("\n");
	}
	return;
}

int main()
{
	int arr[3][5] = { 1,2,3,4,5 ,2,3,4,5,6 , 3,4,5,6,7 };
	Print(arr, 3, 5);
	return 0;
}

虽然在main函数里我们是使用二维数组数组名来传参,但是我们知道,数组名表示首元素地址,这个时候使用数组指针就比较符合场景了。

虽然看起来指针数组不如直接将二维数组传入来的实在,但是其实我们直接传数组的时候,编译器还是会将数组转化为上面写的那种形式。


数组传参和指针传参

数组传参

既然说到了数组指针问题,上面函数参数可能会让人捉摸不透,变来变去,我们来总结一下:

我们看下面一段代码:(我们可以先思考下面函数部分是不是都是对的?)

cpp 复制代码
//一维数组各种传参
#include<stdio.h>

void test(int arr[]);//y or n?

void test(int arr[10]);//y or n?

void test(int *arr);//y or n?

void Test2(int *arr[20]);//y or n?

void Test2(int **arr);//y or n?

int main()
{
	int arr[10] = {0};
	int *arr2[20] = {0};
	test(arr);
	Test2(arr2);
	return 0;
}

我们依次看每个函数:

也就是说以上五个一维数组传参的形式全部都是正确的,怎么样,你理解了吗?那么二维数组的传参会是怎样呢?来看看下面哪些是正确的二维数组传参形式:

cpp 复制代码
void test(int arr[3][5]);//y or n?

void test(int arr[][]);//y or n?

void test(int arr[][5]);//y or n?

void test(int *arr);//y or n?

void test(int *arr[5]);//y or n?

void test(int (*arr)[5]);//y or n?

void test(int **arr);//y or n?

int main()
{
	int arr[3][5] = {0};
	test(arr);
	return 0;
}

所以,二级指针传参,如果用数组传参只能将行省略,如果用指针传参,只能使用数组指针的形式传参。


一级指针传参

既然我们说到了传参,而数组又与指针密不可分,我们顺带来分析一下,指针的传参方式又是什么?

我们来看下面代码:

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

void Test(int *p)
{
	return;
}

int main()
{
	int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int a;
	
	return 0;
}

思考一下,我们有哪些方式可以传参一级指针呢?你可以把你想的全部写下来,与我写的对比,看看有什么不同:

1、可以传整形变量的地址。

2、可以传一级指针。

3、可以传一维数组的首元素。

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

void test(int *p)
{
	return;
}

int main()
{
	int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	int a = 1;
	int *p = &a;
	
	test(arr);
	test(&a);
	test(p); 
	return 0;
}

我们可以看到是可以通过编译的,可能还存在其他形式的一级指针传参,但是这三个是我们最常用的方式。


二级指针传参
cpp 复制代码
#include<stdio.h>

void test(int **p)
{
	return;
}

int main()
{
	//哪些传参方式? 
	return 0;
}

同样,我们思考一下有哪些方式可以给二级指针传参呢?

1、一级指针变量的地址

2、二级指针

3、指针数组的数组名

cpp 复制代码
#include<stdio.h>

void test(int **p)
{
	return;
}

int main()
{
	int n = 10;
	int *p = &n;
	int **pp = &p;
	int *arr[10];
	
	test(&p);//二级指针就是取一级指针的地址 
	test(pp);//传入二级指针 
	test(arr); //函数名表示首元素地址,而指针数组的每个元素都是指针,所以这个数组名就是二级指针 
	return 0;
}

当然,二级以上的指针和二级指针类似,类比就行。


  这就是今天的内容了,如果对各位有帮助还望能三连支持~~

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