C语言指针
fengjing81 2020-06-24
指针的运算
- 当两个指针
p1,p2相减时，p2-p1就是从p1到p2，不包含p2的元素个数，结果的类型是ptrdiff_t
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
int sub;
int *p1 = &a[2];
int *p2 = &a[8];
sub=p2-p1;
printf("%d\n",sub); // 输出结果为 6
return 0;
}指针与数组(数组指针)
先来定义如下的二维数组：
int a[3][4] =
{
{0, 1, 2, 3},
{4, 5, 6, 7},
{8, 9, 10, 11}
};a的意义
首先，对于一个数组而言，数组名就是该数组的首地址。
首地址：一段存储空间中的第一个存储单元的地址
所以对于这个二维数组 a[3][4],数组名a指向的就是第一个数组,用如下代码可以进行验证：
printf("a=%p\n", a);
printf("a+1=%p\n", a + 1);
printf("a+2=%p\n", a + 2);输出如下：
a=000000C63835F628 a+1=000000C63835F638 a+2=000000C63835F648
可以看到，每+1地址递增16。a是数组名，是该数组的首地址，
指向该数组的第一个存储单元（一个一维数组）,a类型为 int(*)[4]
所以a+1 会跳到第二个数组，地址加上16B
*a的意义
printf("*a=%p\n", *a);
printf("*a+1=%p\n", *a + 1);
printf("*(a+1)=%p\n", *(a + 1));输出如下：
*a=000000C63835F628 *a+1=000000C63835F62C *(a+1)=000000C63835F638
可以看到，每+1地址递增4。*a指向以一个一维数组的首地址即
*a==a[0]==&a[0][0]
所以*a+1,地址会偏移4B，即指向下一个数据,
*a类型为int*
*(a+1),地址会偏移16B，即指向下一个一维数组的首地址。
&a的意义
printf("&a=%p\n", &a);
printf("&a+1=%p\n", &a + 1);
printf("&(a+1)=ERORR\n");输出如下：
&a=000000C63835F628 &a+1=000000C63835F658 &(a+1)=ERORR
&a指向整个二维数组，是取这个二维数组的地址。
&a类型为int(*)[3][4]
&a+1 地址偏移了48B，跳过了整个二维数组
&a[0]的意义
printf("&a[0]=%p\n", &a[0]);
printf("&a[0]+1=%p\n", &a[0] + 1);
printf("&a[0]+1=%p\n", &a[0]);
printf("&(a[0]+1)=ERORR\n");输出如下：
&a[0]=000000C63835F628 &a[0]+1=000000C63835F638 &a[0]+1=000000C63835F628 &(a[0]+1)=ERORR
&a[0]指向第一个数组，是取第一个数组的地址
&a[0]类型为 int(*)[4]
&a[0]+1 地址偏移了16B，跳过了第一个一维数组
a[0]的意义
printf("a[0]=%p\n", a[0]);
printf("a[0]+1=%p\n", a[0] + 1);
printf("&a[0][0]%p\n", &a[0][0]);a[0]是第一个数组的数组名，是第一个数组的首地址,即a[0]指向指向第一个存储单元a[0][0]
a[0]类型为int*
a[0]+1,指向了第二个存储单元，地址偏移了4B&a[0][0],是指向a[0][0]的指针，
&a[0][0]类型为int*
指针数组
int *p[10]
[] 的优先级比 * 高，故 p 先与 [] 结合，成为一个数组 p[]；再由 int * 指明这是一个 int的指针。数组的第 i 个元素是 *p[i]，而 p[i] 是一个指针。
数组指针
int (*p)[10]
由于 () 的优先级最高，所以 p 是一个指针，指向一个 int 类型的一维数组，这个一维数组的长度是 10，这也是指针 p 的步长。也就是说，执行 p+1 时，p 要跨过10 个 int 型数据的长度。数组指针与二维数组联系密切，可以用数组指针来指向一个二维数组，如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[2][3] =
{
{1,2,3},
{4,5,6}
}; // 定义一个二维数组并初始化
int (*p)[3]; // 指针指向一个含有3个元素的一维数组
p = arr; // p 指向 arr[0]==&arr[0][0]
printf("%d\n",(*p)[0]); // 输出结果为 1
p++;
printf("%d\n",(*p)[1]); // 输出结果为5
return 0;
}访问数组中的元素
1. 下标法 printf("a[i][j]\n");
printf("a[i][j]\n");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
printf("%5d", a[i][j]);
printf("\n");
}2. 指针法
printf("1:*(a[i]+j)\n");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
printf("%5d", *(a[i] + j));
printf("\n");
}printf("2:*(*(a+i)+j)\n");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
printf("%5d", *(*(a + i) + j));
printf("\n");
}亦即a[i][j]==*&a[i][j]==*(a[i]+j)==*(*(a+i)+j)
综合上面的分析，对于二维数组a[3][4]有如下结论：
| 表达式 | 数据类型 | 指向 |
|---|---|---|
a==&a[0] | int(*)[4] | 均指向第一个一维数组 |
a[0]==&a[0][0] | int* | 均指向第一个一维数组的第一个单元 |
&a | int(*)[3][4] | 指向整个二维数组 |
*(a+i)=a[i]=&a[i][0] | int* | 指向数组i的第一个存储单 |
| 运算 | 意义 |
|---|---|
a+1 | a 指向第一个一维数组,所以a+1地址偏移4x4=16B |
*a+1 | *a指向第一个数组的第一个单元,所以*a+1地址偏移4B |
*(a+1) | a+1 指向下一个数组，*a==a[0]---->*(a+1)==a[1]所以a+1地址偏4x4=16B |
&a+1 | &a 指向整个二维数组,所以&a+1地址偏移4x4x3=48B |
&(a+1) | 数组名a是指针常量，不能更改了，此种写法错误 |
&a[0]+1 | &a[0] 指向第一个数组，&a[0]+1---->&a[1],指向下一个数组,所以地址偏移4x4=16B |
&(a[0]+1） | 此种写法错误 |
a[0]+1 | a[0] 指向第一个数组的首地址a[0][0]，所以a[0]+1指向下一个数据a[0][1]，地址移4B |
数组指针
类型 (*指针名)[N]; //N元素个数
数组指针是指向含 N 个元素的一维数组的指针。由于二维数组每一行均是一维数组，故通常使用指向一维数组的指针指向二维数组的每一行。
- 注意：
[]运算的优先级高于*，int *p[N]为指针数组，每个元素类型为int*
#include<stdio.h>
int main()
{
int a[3][4];
int(*p)[4]=a;//a是首地址，指向一维数组，类型为int(*)[4]与p吻合
//第i行首地址 p+i==a+i，其余操作与上文一直
}指针数组
指针数组最主要的用途是处理字符串。在 C 语言中，一个字符串常量代表返回该字符串首字符的地址，即指向该字符串首字符的指针常量，而指针数组的每个元素均是指针变量，故可以把若干字符串常量作为字符指针数组的每个元素。通过操作指针数组的元素间接访问各个元素对应的字符串。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
//#define NULL ( (void*) 0)
int main()
{
char *c[]={"if","else","for","while",NULL};
for(int i=0;c[i]!=NULL;i++)
puts(c[i]);
system("pause");
return 0;
}注意：
- 首地址：一段存储空间中的第一个存储单元的地址
- 分析指针：关键不在指针的值，而实指针的类型及其指向
*a==a[0]==&a[0][0]- 访问数组元素:
- 下标法
- 指针法
*(a[i]+j)==*(*(a+i)+j)
结构指针
结构指针是指向结构的指针，使用 -> 操作符来访问结构指针的成员。
#include<stdio.h>
typedef struct{
char name[10];
int age;
int score;
}message;
int main()
{
message mess={"elio",18,92};
message *p=&mess;
printf("%s\n",p->name);//输出elio
printf("%d\n",p->score);//输出92
return 0;
}指针与函数
C语言的所有参数均是以“传值调用”的方式进行传递的，这意味着函数将获得参数值的一份拷贝。这样，函数可以放心修改这个拷贝值，而不必担心会修改调用程序实际传递给它的参数。
指针作为函数的参数
传值调用：实参为要处理的数据，函数调用时，把要处理数据（实参）的一个副本复制到对应形参变量中，函数中对形参的所有操作均是对原实参数据副本的操作，无法影响原实参数据。且当要处理的数据量较大时，复制和传输实参的副本可能浪费较多的空间和时间。
传址调用：顾名思义，实参为要处理数据的地址，形参为能够接受地址值的“地址箱”即指针变量。函数调用时，仅是把该地址传递给对应的形参变量，在函数体内，可通过该地址（形参变量的值）间接地访问要处理的数据，由于并没有复制要处理数据的副本，故此种方式可以大大节省程序执行的时间和空间。
传值调用的好处是是被调函数不会改变调用函数传过来的值，可以放心修改。但是有时候需要被调函数回传一个值给调用函数，这样的话，传值调用就无法做到。为了解决这个问题，可以使用传指针调用。指针参数使得被调函数能够访问和修改主调函数中对象的值。
#include <stdio.h>
void swap1(int a,int b) // 参数为普通的 int 变量
{
int temp;
temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void swap2(int *a,int *b) // 参数为指针，接受调用函数传递过来的变量地址作为参数，对所指地址处的内容进行操作
{
int temp; // 地址本身并没有改变，地址所对应的内存段中的内容发生了变化
temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int main()
{
int x = 1,y = 2;
swap1(x,y); // 将 x,y 的值本身作为参数传递给了被调函数
printf("%d %5d\n",x,y); // 输出结果为：1 2
swap(&x,&y); // 将 x,y 的地址作为参数传递给了被调函数，传递过去的也是一个值，与传值调用不冲突
printf("%d %5d\n",x,y); // 输出结果为：2 1
return 0;
}指向函数的指针
指针做函数返回值 类型*函数名(形参)
有时函数调用结束后，需要函数返回给调用者某个地址即指针类型，以便于后续操作，这种函数返回类型为指针类型的函数，通常称为指针函数。在处理字符串中常见。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
char *link(char*str1,char*str2);
int main()
{
char s1[20]="Chinese";
char s2[10]="Dream";
char *p=link(s1,s2);
puts(p);
system("pause");
return 0;
}
char *link(char*str1,char*str2)
{
char*p1=str1;
char*p2=str2;
while(*p1!=‘\0‘)
p1++;//结束时p1指向字符串str1的结尾
*p1=‘ ‘;
p1++;
while(*p2!=‘\0‘)
{
*p1=*p2;
p2++;
p1++;//*p1++=*p2++
}
return str1;
}指向函数的指针————函数指针
函数像其他变量一样，在内存中也占用一块连续的空 间，把该空间的起始地址称为函数指针。而函数名就是该空间的首地址，故函数名是常量指针。可把函数指针保存到函数指针变量中。
返回类型(*指针变量名)(函数参数表);
定义中，括号不能省略。
int *p1(int,int)//声明了函数原型，函数名为p1，含有俩int参数，返回值int* int (*p2)(int,int)//定义了一个函数指针变量p2，p2指向任意含有俩int参数，返回值为整型的函数
定义如下函数
int f1(int a,int b)
{
//...
}
p2=f1//p2=&f1;在给函数指针变量赋值时，函数名前面的取地址操作符 & 可以省略。因为在编译时，C 语言编译器会隐含完成把函数名转换成对应指针形式的操作，故加 & 只是为了显式说明编译器隐含执行该转换操作。
当函数指针变量p2被初始化，指向f1之后，调用f1(),有以下几种方式
int res; res=f1(a,b); res=p1(a,b); res=(*p1)(a,b)
下面的程序，是一个应用函数指针的例子。
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void cal(void(*ptr)(int,int),int op1,int op2);
void add(int a,int b);
void sub(int a,int b);
void mult(int a,int b);
void amult(int a,int b);
int main()
{
int num;
int a,b;
printf("Operation menu:\n");
printf("1 for add 2 for sub\n");
printf("3 for mult 4 for div\n");
printf("Enter the operator:");
scanf("%d",&num);
printf("Input 2 numbers:\n");
scanf("%d %d",&a,&b);
switch (num)
{
case 1:
cal(add,a,b);
break;
case 2:
cal(sub,a,b);
break;
case 3:
cal(mult,a,b);
break;
case 4:
cal(amult,a,b);
break;
default:
printf("Input error!");
}
system("pause");
return 0;
}
void cal(void(*ptr)(int a,int b),int op1,int op2)
{
ptr(op1,op2);
} 