【C语言】深入理解指针（三）：C语言中的高级指针应用

前言

在C语言的学习中，指针一直是一个令人又爱又恨的话题。它强大而灵活，但也容易让人感到困惑。今天，我们就来深入探讨一下指针的高级应用，包括字符指针、数组指针、二维数组传参、函数指针以及函数指针数组等。这些内容不仅能够帮助你更好地理解指针，还能让你在实际编程中更加得心应手。

1. 字符指针变量

字符指针是C语言中非常常见的指针类型。它通常用来指向字符数据，但也可以用来处理字符串。来看一个简单的例子：

c 复制代码

int main()
{
    char ch = 'w';
    char *pc = &ch;
    *pc = 'w';
    return 0;
}

在这个例子中，pc 是一个字符指针，它指向了变量 ch 的地址。通过指针 pc，我们可以间接修改 ch 的值。

更常见的情况是使用字符指针来处理字符串。例如：

c 复制代码

int main()
{
    const char* pstr = "hello world.";
    printf("%s\n", pstr);
    return 0;
}

这里，pstr 是一个指向常量字符串的指针。需要注意的是，pstr 指向的是字符串的第一个字符的地址 ，而不是整个字符串。字符串在内存中是连续存储的，通过指针可以逐个字符地访问 。

字符指针与字符串的比较

C语言中，字符串的比较不能直接使用 == 运算符，因为这样比较的是指针的地址，而不是字符串的内容。来看一个例子：

c 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;
}

运行结果会是：

c 复制代码

str1 and str2 are not same
str3 and str4 are same

这是因为 str1 和 str2 是两个独立的字符数组，它们在内存中占据不同的位置，因此它们的地址不同。而 str3 和 str4 指向的是同一个常量字符串，它们的地址是相同的。

2. 数组指针变量

数组指针变量是一个指向数组的指针。它与指针数组不同，指针数组是一个数组，数组中的每个元素都是一个指针；而数组指针变量是一个指针，它指向的是一个数组。

数组指针的定义

数组指针的定义方式如下：

c 复制代码

int (*p)[10];

这里，p 是一个指针，它指向一个包含 10 个整数的数组。注意，括号是必须的，因为 [] 的优先级高于指针星号，如果不加括号，int *p[10] 就会变成一个包含 10 个指针的数组。

数组指针的初始化

数组指针可以通过取数组的地址来初始化。例如：

c 复制代码

int arr[10] = {0};
int (*p)[10] = &arr;

这里，&arr 是数组 arr 的地址，它被赋值给数组指针 p。

3. 二维数组传参的本质

在C语言中，二维数组的传参是一个常见的问题。我们通常会这样写：

c 复制代码

void test(int a[3][5], int r, int c)
{
    for(int i = 0; i < r; i++)
    {
        for(int j = 0; j < c; j++)
        {
            printf("%d ", a[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

然后在 main 函数中调用：

c 复制代码

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，arr 是一个二维数组，test 函数接收一个二维数组作为参数。但是，二维数组传参的本质是什么呢？

实际上，二维数组的传参本质上是传递了数组的地址。二维数组可以看作是一个每个元素都是一维数组的数组。因此，二维数组的数组名表示的是第一行的地址，它的类型是 int (*)[5]。所以，test 函数的参数也可以写成指针形式：

c 复制代码

void test(int (*p)[5], int r, int c)
{
    for(int i = 0; i < r; i++)
    {
        for(int j = 0; j < c; j++)
        {
            printf("%d ", *(*(p+i)+j));
        }
        printf("\n");
    }
}

这样，test 函数的参数 p 就是一个指向一维数组的指针，通过它可以访问二维数组的每个元素。

4. 函数指针变量

函数指针变量是一个指向函数的指针。它允许我们通过指针来调用函数。函数指针的定义方式如下：

c 复制代码

void (*pf1)();

这里，pf1 是一个指向无参数、无返回值的函数的指针。函数指针可以通过函数名来初始化，例如：

c 复制代码

void test()
{
    printf("hehe\n");
}
void (*pf1)() = &test;

函数指针也可以直接通过函数名初始化，因为函数名就是函数的地址：

c 复制代码

void (*pf2)() = test;

函数指针的使用也非常简单，可以通过指针来调用函数：

c 复制代码

(*pf1)();

或者直接：

c 复制代码

pf1();

函数指针的类型

函数指针的类型包括函数的返回类型、参数类型和参数个数。例如：

c 复制代码

int (*pf3)(int, int);

这里，pf3 是一个指向返回值为 int，参数为两个 int 的函数的指针。

函数指针的用途

函数指针的一个重要用途是实现回调函数。例如，我们可以定义一个函数指针数组，然后通过数组来调用不同的函数。来看一个例子：

c 复制代码

#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, int) = {0, add, sub, mul, div};
    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;
}

在这个例子中，我们定义了一个函数指针数组 p，它包含了 add、sub、mul 和 div 四个函数的指针。通过用户的选择，我们可以调用不同的函数来实现加、减、乘、除运算。这种方式也被称为转移表。

5. 函数指针数组

函数指针数组是一个数组，数组中的每个元素都是一个函数指针。它的定义方式如下：

c 复制代码

int (*parr1[3])();

这里，parr1 是一个包含 3 个函数指针的数组，每个函数指针指向一个无参数、无返回值的函数。

函数指针数组的一个重要用途是实现转移表，如前面的例子所示。

总结

通过今天的分享，我们深入探讨了C语言中的指针高级应用，包括字符指针、数组指针、二维数组传参、函数指针和函数指针数组。这些内容不仅能够帮助我们更好地理解指针，还能在实际编程中提供更多的灵活性和便利性。

希望这篇文章对你有所帮助。如果你对指针还有其他疑问，或者有更多有趣的应用案例，欢迎在评论区留言，我们一起交流！