• C语言指针进阶

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    前言

    本篇博客我们会对C语言的指针进行深入的讲解，难度会有所提升，这边建议大家先去看博主的C语言指针初阶（http://t.csdn.cn/jjqft），这样可以更好的衔接。
    这里我们先补充一个知识点const
    相信大家对const都不陌生，它的作用就是将变量固定，使其不可改变，那它对指针有什么影响？以下为代码示例：

    #include 
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int const* p = &a;
	*p = 20;
	return 0;
}

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    我们看一下这个代码，这里的 * p=20；会报错，原因就是 const * p使得我们不能通过修改指针的值来修改a的值了，但是可以更改p的址。

    #include 
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int *const p = &a;
	p = &b;
	return 0;
}

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    再来看一下这个代码，这里的p = &b;会报错，因为*const p会固定p，就是说p如果指向了a的地址就不能指向b的地址了，但是可以更改p的值。

    字符指针

    在指针的类型中我们知道有一种指针类型为字符指针 char* ;

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

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    以上为一般使用方式，另一种使用方式如下：

    #include 
int main()
{
	const char* pstr = "hello bit.";//这里是把一个字符串放到pstr指针变量里了吗？
	printf("%s\n", pstr);
	return 0;
}

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    代码 char* pstr = “hello bit.”;特别容易让同学以为是把字符串 hello bit 放到字符指针 pstr 里了，但是，本质是把字符串 hello bit. 首字符的地址放到了pstr中，在一些高级编译器中这种代码一样可以输出整串字符串，但是一定要记得上面代码的意思是把一个常量字符串的首字符 h 的地址存放到指针变量 pstr 中，而不是整个字符串都放在了指针pstr中。
    这里给大家看一段代码：

    #include 
int main()
{
	char str1[] = "hello bit.";
	char str2[] = "hello bit.";
	const char* str3 = "hello bit.";
	const char* str4 = "hello bit.";
	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;
}

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    大家可以先想想输出结果（这是一道面试题哦）。
    在这里插入图片描述
    我们来解释一下结果，众所周知数组创建会在内存中开辟一段连续的空间，这里我们的str1，str2是两个不同的字符数组，各自开辟了空间所以首元素地址是不相同的。
    而这里str3和str4指向的是一个同一个常量字符串。C/C++会把常量字符串存储到单独的一个内存区域，当几个指针。指向同一个字符串的时候，他们实际会指向同一块内存。

    指针数组

    笔者在C语言指针（http://t.csdn.cn/jjqft）这篇博客已经说过了指针数组，这里我们简单回忆一下：

    int* arr1[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

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    #include 
int main()
{
	int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[5] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[5] = { 3,4,5,6,7 };
	int* arr[3] = {arr1, arr2, arr3};
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		for (j = 0; j < 5; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

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    在这里插入图片描述
    如上代码，指针数组作用之一就是可以将一维数组二维化打印。

    数组指针

    数组指针的定义

    数组指针是指针？还是数组？
    答案是：指针。(这里我们要记住指针数组是数组，数组指针是指针)
    我们已经熟悉：
    整形指针： int * pint; 能够指向整形数据的指针。
    浮点型指针： float * pf; 能够指向浮点型数据的指针。
    那数组指针应该是：能够指向数组的指针。
    下面代码哪个是数组指针？

    int *p1[10];
int (*p2)[10];
//p1, p2分别是什么？

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    我们之前已经学过指针数组的形式，那这里很明显int (*p2)[10];就是数组指针。
    以下为对数组指针的解释：

    int (*p)[10];
/*解释：p先和*结合，说明p是一个指针变量，然后指着指向的是一个大小为10个整型的数组。所以p是一个
指针，指向一个数组，叫数组指针。
这里要注意：[]的优先级要高于*号的，所以必须加上（）来保证p先和*结合。*/

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    &数组名VS数组名

    对于下面的数组：

    int arr[10];

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    arr 和 &arr 分别是啥？
    我们知道arr是数组名，数组名表示数组首元素的地址。
    那&arr数组名到底是啥？
    我们来看一段代码：

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


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    在这里插入图片描述
    可见数组名和&数组名打印的地址是一样的。
    难道这两个真的没有区别吗？
    我们再看一段代码：

    #include 
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	printf("arr = %p\n", arr);
	printf("&arr= %p\n", &arr);
	printf("arr+1 = %p\n", arr + 1);
	printf("&arr+1= %p\n", &arr + 1);
	return 0;
}

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    在这里插入图片描述
    根据上面的代码我们发现，其实&arr和arr，虽然值是一样的，但是意义不一样的。
    这里我们又要回顾一下知识点：
    数组名是数组首元素的地址
    有2个例外：1.sizeof(数组名）2.&数组名
    实际上： &arr 表示的是数组的地址，而不是数组首元素的地址。
    这里的&arr就是数组指针了，它等价于int (*arr)[10]，它的类型是int ( * )[10]。
    而指针的类型决定指针访问的空间权限（这里在C语言指针这篇博客中都讲过）如arr就是一个整形指针，它加1跳过的空间就是4个字节，而&arr就是数组指针，它加1跳过的空间就是整个数组的空间，所依&arr+1和&arr相差了40个字节。

    数组指针的使用

    我们说了这么多，那数组指针该怎么使用？
    众所周知数组指针指的是数组，那数组指针存放的应该是数组的地址。代码示例如下：

    #include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	int(*p)[10] = &arr;//把数组arr的地址赋值给数组指针变量p
	//但是我们一般很少这样写代码
	return 0;
}

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    但是这样的代码可读性不强，看起来怪怪的，所以我们常把数组指针使用在二维数组上。
    这里还要补充一些知识点，二维数组名是首元素的地址，而二维数组的首元素就是二维数组的第一行，而二维数组的每一行都可以看做一个一维数组，所以在使用数组指针作为函数形参的时候要符合一维数组的形式。具体代码如下：

    #include 
void print_arr2(int(*arr)[5], int row, int col)
//这里的二维数组是五列，相当于每一行都是有五个元素的一维数组，所以形参要符合二维数组的列数
{
	int i = 0;
	int j = 0;
	for (i = 0; i < row; i++)
	{
		for (j = 0; j < col; j++)
		{//这里arr[i]相当于*（arr+i）
			printf("%d ", arr[i][j]);//arr[i][j]相当于*（*（p+i）+j）
			//这里arr指向的是一行的元素，所以i每一次变化都相当于变化一行
		}
		printf("\n");
	}
}
int main()
{
	int arr[3][5] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//数组名arr，表示首元素的地址
	//但是二维数组的首元素是二维数组的第一行
	//所以这里传递的arr，其实相当于第一行的地址，是一维数组的地址
	//可以数组指针来接收
	print_arr2(arr, 3, 5);
	return 0;
}

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    在这里插入图片描述
    （这里的0是编译器对未初始化数组元素赋的值）
    这里我们在拓展一下：

    int (*parr3[10])[5]

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    我们首先知道parr3[10]是一个数组，我们将其忽略只看int （*）[5]，这明显是一个指针类型，所以这串代码是一个数组指针。而parr3[10]有十个元素，所以这串代码是一个存放数组指针的数组。parr3每一个元素都存放了一个数组指针。

    数组参数、指针参数

    在写代码的时候难免要把【数组】或者【指针】传给函数，那函数的参数该如何设计呢？

    一维数组传参

    void test(int arr[])
{}
void test(int arr[10])
{}
void test(int *arr)
{}
void test2(int *arr[20])
{}
void test2(int **arr)
{}

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    这里前三种我们不过多赘述，后两种形参方式适合指针数组传参，例如我们定义一个指针数组int *a[20]，我们可以将其传到第四，第五个函数中，第五个函数是二级指针，我们定义指针数组的元素都是指针，将指针数组的数组名传过去，第一次解引用会得到一个指针
    ，第二遍解引用即可得值，所以可以使用二级指针作为形参。

    二维数组传参

    void test(int arr[3][5])//可以
{}
void test(int arr[][])//不可以
{}
void test(int arr[][5])//可以
{}
//总结：二维数组传参，函数形参的设计只能省略第一个[]的数字。
//因为对一个二维数组，可以不知道有多少行，但是必须知道一行多少元素。
//这样才方便运算。
void test(int *arr)
//不可以，一级指针只能传递一维数组
{}
void test(int* arr[5])
//不可以，指针数组作为数组不可以传递地址
{}
void test(int (*arr)[5])
//可以，数组指针本身多使用于二维数组
{}
void test(int **arr)
//不可以，我们传递过去的是一行地址，而二级指针是用来接收一级指针的
{}
int main()
{
int arr[3][5] = {0};
test(arr);
}

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    一级指针传参

    相信大家对一级指针传参已经较为了解了，我们直接看代码：

    #include 
void print(int* p, int sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d\n", *(p + i));
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int* p = arr;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//一级指针p，传给函数
	print(p, sz);
	return 0;
}

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    那么我们想一下，当一个函数的参数部分为一级指针的时候，函数能接收什么参数？
    在这里插入图片描述
    如上图所示为形参是一级指针时可传参数的形式。

    二级指针传参

    我们最为熟知的就是二级指针可以直接作用于一级指针，代码如下：

    #include 
void test(int** ptr)
{
	printf("num = %d\n", **ptr);
}
int main()
{
	int n = 10;
	int* p = &n;
	int** pp = &p;
	test(pp);
	test(&p);
	return 0;
}

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    那么还是和刚才一样的问题，当一个函数的参数部分为一级指针的时候，函数能接收什么参数？
    在这里插入图片描述
    答案如上图所示。

    函数指针

    我们先看一段代码：

    #include 
void test()
{
	printf("hehe\n");
}
int main()
{
	printf("%p\n", test);
	printf("%p\n", &test);
	return 0;
}

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    在这里插入图片描述

    代码输出的是两个地址，这两个地址是 test 函数的地址。那我们的函数的地址要想保存起来，怎么保存？
    这时候就要用到函数指针了。

    void test()
{
	printf("hehe\n");
}
//下面pfun1和pfun2哪个有能力存放test函数的地址？
void (*pfun1)();
void* pfun2();

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    首先，能给存储地址，就要求pfun1或者pfun2是指针，那哪个是指针？
    答案是：
    pfun1可以存放。pfun1先和*结合，说明pfun1是指针，指针指向的是一个函数，指向的函数无参数，返回值类型为void。
    我们再来举例：

    int test(const char* str, double d)
{

}
int main()
{	
    int (*pt)(const char*, double) = &test;
	int (*pt)(const char* str, double d) = &test;
	return 0;
}

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    如上所示一串为代码，( * pt)(const char*, double) = &test;和( * pt)(const char* str, double d) = &test;都是函数指针。

    函数指针数组

    我们定义一个函数指针为int (*pf)(int, int)，那么我们可以随意定义一个函数指针数组例如int (*pf[4])(int, int)。我们直接看代码示例：

    #include 
int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}
int main()
{
	//函数指针数组
	//可以存放多个【参数相同、返回类型相同】的函数的地址
	int (* pfArr[2])(int, int) = {Add, Sub};
	
	int ret = pfArr[0](2, 3);
	printf("%d\n", ret);
	
	ret = pfArr[1](2, 3);
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

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    但这个代码看起来可读性不高，且没有实用价值，接下来我们来写一个简易的加减乘除计算：

    #include 
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}

int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}

int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}


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 input = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);
		
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("请输入2个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Add(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 2:	
			printf("请输入2个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Sub(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("请输入2个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Mul(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("请输入2个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Div(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 0:
			printf("退出计算器\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
}

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    如上我们要写一个普通的代码时这样是很麻烦的的，但是我们可以用函数指针数组来简化。代码如下：

    #include 
int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}

int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}

int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}


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 input = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;

	//函数指针数组   - 转移表
	int (*pfArr[])(int, int) = { 0, Add, Sub, Mul, Div };

	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);
		if (input == 0)
		{
			printf("退出计算器\n");
			break;
		}

		if (input >= 1 && input <= 4)
		{
			printf("请输入2个操作数:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = pfArr[input](x, y);
			printf("%d\n", ret);
		}
		else
		{
			printf("选择错误\n");
		}
	} while (input);
}

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    我们可以看到代码行数有明显的的减少，这种操作又叫转移表。

    指向函数指针数组的指针

    指向函数指针数组的指针是一个 指针
    指针指向一个 数组 ，数组的元素都是 函数指针
    这个我们了解一下就行，不必深入研究，如下图所示：
    在这里插入图片描述

    回调函数

    定义：回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个
    函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数    。回调函数不是由该函数
    的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进
    行响应。
    定义有些复杂，我们直接以代码举例：

    #include 
#include 
#include 


//写一个计算器
//整数的加、减、乘、除


int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}

int Mul(int x, int y)
{
	return x * y;
}

int Div(int x, int y)
{
	return x / y;
}


void menu()
{
	printf("***************************\n");
	printf("***** 1.add    2. sub  ****\n");
	printf("***** 3.mul    4. div  ****\n");
	printf("***** 0.exit           ****\n");
	printf("***************************\n");
}

void calc(int (*p)(int, int))
{
	int x = 0;
	int y = 0;
    int ret = 0;
	printf("请输入2个操作数:>");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = p(x, y);
	printf("%d\n", ret);
}

int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);		
		switch (input)
		{
		case 1:
			calc(Add);
			break;
		case 2:	
			calc(Sub);
			break;
		case 3:
			calc(Mul);
			break;
		case 4:
			calc(Div);
			break;
		case 0:
			printf("退出计算器\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
}

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    这仍然是一个简易的计算程序，可以看到它被进一步简化了，这个代码中calc(int (*p)(int, int))函数的形参是一个函数指针，传参数就需要传递一个函数的地址，而ret = p(x, y);这一步就是指针被用来调用其所指向的函数，这就是回调函数。
    最后期待你的三连，若有建议欢迎私信或在评论区提出

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