嵌入式 - C语言：指针与构造数据类型

在 C 语言中，指针与构造数据类型是实现复杂功能的核心工具。本文将从二维数组传参入手，深入解析指针数组传参、void * 指针特性，以及结构体等构造数据类型的核心知识点，并结合实际应用场景补充说明，帮助读者彻底掌握这些进阶内容。

一、二维数组的传参

二维数组在传参时存在一个容易被忽略的特性：数组名会退化为指向首元素的指针，但二维数组的首元素是一维数组，因此传参时需要特殊处理。

1. 传参本质

二维数组的数组名本质是指向第一行的数组指针 （即指向一个一维数组的指针）。例如int a[2][3]中，a的类型是int (*)[3]（指向包含 3 个 int 元素的数组的指针）。

当二维数组作为函数参数时，直接传递数组名会导致维度信息丢失，因此必须在函数形参中明确第二维的大小，或使用数组指针接收。

2. 正确传参形式

文档中给出的示例为：

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int a[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5};
int fun(int (*p)[3], int len); // 用数组指针接收二维数组

这里int (*p)[3]明确了指针p指向的是包含 3 个 int 元素的数组，与a的类型匹配，保证了传参时类型一致。
若省略第二维大小（如int fun(int p[][3], int len)），编译器也能正确识别，因为二维数组传参时第一维可以省略，第二维必须明确。

3. 应用场景

二维数组传参常用于矩阵运算、二维表格数据处理等场景。例如，一个计算二维数组元素和的函数：

复制代码

int sumArray(int (*arr)[3], int rows) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            sum += arr[i][j]; // 等价于*(*(arr+i)+j)
        }
    }
    return sum;
}

二、指针数组的传参

指针数组是 "存储指针的数组"，其传参方式与普通数组不同，核心是通过二级指针接收。

1. 指针数组的特性

指针数组的每个元素都是指针，例如char *pstr[5]是一个包含 5 个char*指针的数组，常用于存储多个字符串（每个元素指向一个字符串的首地址）。

2. 传参形式

由于指针数组的数组名是指向首元素（即第一个指针）的指针，因此其类型是 "指针的指针"（二级指针）。文档中示例为：

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char *pstr[5] = {NULL};
int fun(char **ppstr, int len); // 用二级指针接收指针数组

char **ppstr表示ppstr是一个指向char*的指针，与pstr（类型为char*[5]，退化后为char**）匹配。

3. 应用场景

指针数组传参常用于处理字符串数组，例如对多个字符串进行排序：

复制代码

// 比较两个字符串（用于qsort）
int cmpStr(const void *a, const void *b) {
    return strcmp(*(char**)a, *(char**)b);
}

// 对指针数组中的字符串排序
void sortStrArray(char **strs, int len) {
    qsort(strs, len, sizeof(char*), cmpStr);
}

三、void * 指针：通用地址容器

void*指针是一种特殊的指针类型，被称为 "无类型指针"，其核心作用是作为通用的地址容器。

1. 核心特性

存储地址 ：void*指针可以保存任意类型变量的地址，例如int*、char*、double*等。
转换规则 ：
- void*转换为其他类型指针（如char*、int*）时，无需强制类型转换（编译器自动处理）；
- 其他类型指针转换为void*时，需要强制类型转换（如p = (void*)a）。

2. 应用场景

void*指针广泛用于内存操作函数和通用接口设计：

内存操作 ：malloc、memcpy等函数的参数和返回值均为void*，例如void *malloc(size_t size)返回一块未类型化的内存地址。

通用函数 ：实现跨类型的操作，如一个通用的交换函数：

复制代码

void swap(void *a, void *b, size_t size) {
    char tmp[size]; // 临时缓冲区
    memcpy(tmp, a, size);
    memcpy(a, b, size);
    memcpy(b, tmp, size);
}

3. 注意事项

void*指针不能直接解引用（*p）或进行算术运算，必须先转换为具体类型的指针才能操作。

四、构造数据类型：结构体详解

结构体是 C 语言中自定义复杂数据类型的核心工具，用于将多个不同类型的变量封装为一个整体。

1. 结构体定义与初始化

定义：使用struct关键字声明结构体类型，例如：

复制代码

struct student {
    char name[32]; // 姓名
    char sex;      // 性别（'m'/'f'）
    int age;       // 年龄
    int score;     // 成绩
};

初始化：
- 全部初始化：struct student stu = {"zhangsan", 'm', 18, 90};；
- 局部初始化（指定成员）：
  复制代码
```
struct student stu = {
    .name = "zhangsan", 
    .score = 90
}; // 未指定的成员自动初始化为0
```

2. 成员访问

结构体成员的访问有两种方式：

结构体变量 ：使用.运算符，如stu.age = 19;；
结构体指针 ：使用->运算符，如struct student *p = &stu; p->score = 95;。

3. 结构体的存储：内存对齐

结构体的大小并非简单的成员大小之和，而是遵循内存对齐规则，以提高硬件访问效率：

每个成员的地址必须是自身类型大小的整数倍（如int成员地址必须是 4 的倍数）；
结构体总大小必须是最大成员类型大小的整数倍。

例如，struct student的大小计算：

复制代码

struct student {
    char name[32]; // 32字节（已对齐）
    char sex;      // 1字节（下一个成员int需4字节对齐，因此补3字节）
    int age;       // 4字节（从36地址开始，36是4的倍数）
    int score;     // 4字节（从40地址开始）
}; 
// 总大小：32 + 1 + 3（补位） + 4 + 4 = 44字节（44是4的倍数，符合规则）

4. 结构体传参

结构体传参有两种方式，优先选择传地址：

传值：void fun(struct student tmp); 会拷贝整个结构体（若结构体较大，开销高）；
传地址 ：void fun(struct student *ptmp); 仅拷贝 8 字节指针（效率高）。

示例：修改学生成绩的函数

复制代码

void updateScore(struct student *stu, int newScore) {
    stu->score = newScore; // 通过指针修改原结构体
}