【C语言】深入解开指针（三）

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前言

本小节，我们继续深入理解指针，阿森将在本小节带你理解数组名，怎么使用指针访问数组，一维数组传参的本质，冒泡排序的方法，还有我们的二级指针创建，指针数组的，生命，创建和运用。接下来让我们启程！

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▶️、 数组名的理解

1. %d：用于打印整数。
2. %f：用于打印浮点数。
3. %c：用于打印单个字符。
4. %s：用于打印字符串。
5. %p：用于打印指针地址。
6. %x：用于以十六进制格式打印整数。
7. %o：用于以八进制格式打印整数。
8. %e：用于以科学计数法打印浮点数。
9. %u：用于以无符号整数格式打印整数。

对于数组名，我们在学习函数的时候，我们就了解到数组名arr就是数组首元素的地址,当然也可以取地址数组首元素&arr[0].

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("&arr[0]=%p\n", &arr[0]);//数组首元素
	printf("arr=    %p\n", &arr);//数组名
	return 0;
}
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运行结果：

我们看到运行结果可以看出数组名和数组首元素的地址一模一样。因此，数组名就是数组首元素（第一个元素）的地址。

既然arr是是首元素的地址，那sizeof（arr）计算的也应该是计算的是数组首元素的大小，单位字节。那么他应该计算的是首元素的大小，也就是4或者8（因为分别是32位或64位环境），事实真的如此吗？

sizeof是一个运算符，用于获取数据类型或变量的大小（以字节为单位）。它的语法如下：

sizeof(type)
sizeof(variable)
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其中，type可以是任何数据类型，比如int、char、float等，而variable可以是任何变量名。

sizeof返回的是一个size_t类型的值，表示对应类型或变量所占用的字节数。在实际编程中，sizeof经常用于在程序中动态计算数组的大小，或者确保在处理内存分配和复制时不会出现越界的情况。

其实不然，并没有打印我们想要的？ 那这怎么解释呢？
输出的结果是：40，如果arr是数组⾸元素的地址，那输出应该的应该是4/8才对。
其实数组名就是数组⾸元素(第⼀个元素)的地址是对的，但是有两个例外：

• 1️⃣ sizeof(数组名)，sizeof中单独放数组名，这⾥的数组名表⽰(整个数组)，计算的是整个数组的⼤⼩，单位是字节
• 2️⃣ &数组名，这⾥的数组名表⽰整个数组，取出的是整个数组的地址（整个数组的地址和数组⾸元素的地址是有区别的）
  除此之外，任何地⽅使⽤数组名，数组名都表⽰⾸元素的地址。
  

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%p\n", &arr[0]);
	printf("%p\n", arr);
	printf("%p\n", &arr);
	return 0;
}
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运行结果：

打印结果⼀模⼀样，这时候⼜纳闷了，那arr和&arr有啥区别呢？

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	printf("&arr[0] =   %p\n", &arr[0]);
	printf("&arr[0]+1 = %p\n", &arr[0] + 1);
	printf("arr =       %p\n", arr);
	printf("arr+1 =     %p\n", arr + 1);
	printf("&arr =      %p\n", &arr);
	printf("&arr+1 =    %p\n", &arr + 1);
	return 0;
}
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这⾥我们发现&arr[0]和&arr[0]+1相差4个字节，arr和arr+1 相差4个字节，是因为&arr[0] 和 arr 都是⾸元素的地址，+1就是跳过⼀个元素。
但是&arr 和 &arr+1相差40个字节，这就是因为&arr是数组的地址，+1 操作是跳过整个数组的。
在C语言中，arr和&arr有着不同的含义和用法。

1. arr：表示数组的名称，它代表数组的首元素的地址。在大多数情况下，当使用数组名arr时，它会被隐式转换为指向数组第一个元素的指针。因此，arr表示的是数组的地址，而不是整个数组的内容。

2. &arr：表示对整个数组的取地址操作。它得到的是整个数组的地址，而不是数组的第一个元素的地址。因此，&arr表示的是整个数组的地址，而不是数组的内容。

总结来说，arr表示数组的首元素地址，而&arr表示整个数组的地址。在大多数情况下，当我们需要传递数组给函数时，实际上传递的是数组的首元素地址，因此arr和&arr在传递参数时的用法可能会有所不同。

▶️、 使⽤指针访问数组

知道了数组名，数组的地址，那我们不就可以用指针访问数组了，遍历数组的元素了，好接下来，启动！

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	//输⼊
	int i = 0;//整个数组大小40/单个数组字节4=10
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算数组元素个数
	//输⼊
	int* p = arr;
	printf("请输入数组元素:\n");
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		/*scanf("%d", p + i);*///p每一次移动 i 个地址
		scanf("%d", arr+i);//既然数组名是首元素地址，理所应当也可以这样写
		//scanf("%d", &arr[0] + i);//那第一个地址也可以
	}
	//输出
	printf("输出:\n");
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));//解引找到指针变量的空间的值进行访问
	}
	return 0;
}
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每个都进行验证一下：

1. 数组名访问地址

2. 数组首元素地址访问

3. 使用指针访问数组

• ⚠️ 这段代码弄清楚后，我们再试一下，如果我们再分析一下，数组名arr是数组首元素的地址，可以赋值给p，其实数组名arr和p在这里是等价的。那我们可以使用arr[i]可以访问数组的元素，那p[i]是否也可以访问数组呢？测试一下！

#include 
int main()
{
	int arr[10] = { 0 };
	//输⼊
	int i = 0;//整个数组大小40/单个数组字节4=10
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//计算数组元素个数
	//输⼊
	int* p = arr;
	printf("请输入数组元素:\n");
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		/*scanf("%d", p + i);*///p每一次移动 i 个地址
		scanf("%d", arr+i);//既然数组名是首元素地址，理所应当也可以这样写
		//scanf("%d", &arr[0] + i);//那第一个地址也可以
	}
	//输出
	printf("输出:\n");
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", i[arr]);//这样子是否也可以呢？
		printf("%d ", i[p]);//
	}
	return 0;
}
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哎，为什么i[arr]可以打印，其实i[p]也可以打印

1. 在C语言中，数组名和指针的运算符[]是可以互换使用的。这是因为在C语言中，a[b]和*(a + b)是等价的，即数组下标运算和指针运算是等效的。当然，如果你不太明白，可以尝试使用交换律来理解

 *(i+arr)-->*(arr+i)-->arr[i]
 
 arr[i] == *(arr+i)
 *(i+arr) == i[arr]
 p[i] == *(p+i)
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2. 因此，当你使用i[arr]时，它实际上等同于arr[i]。这是因为arr本身就代表数组的首元素地址，而i[arr]会被解释为*(arr + i)，即数组首元素地址加上偏移量i，得到第i个元素的地址。同样，i[p]也等同于p[i]，因为指针p也可以进行类似的偏移量运算。
3. 虽然i[arr]和i[p]在语法上是合法的，但通常不推荐这样的写法，因为它会增加代码的可读性和理解难度。更好的做法是直接使用arr[i]和p[i]，这样可以更清晰地表达代码的意图。

➡️、⼀维数组传参的本质

首先，让我们从一个问题开始。我们之前一直在函数外部计算数组的元素个数，但是我们能否将函数传递给另一个函数，在函数内部计算数组的元素个数呢？

void test(int arr[])//int* arr
{					//4/4
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	printf("%d\n", sz);//
}


int main()
{
	//数组传参的时候，传递的是并非是数组
	//传递的是数组首元素的地址
	int arr[12] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

	test(arr);//这里的数组名就是数组首元素的地址

	return 0;
}
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1. 环境下debug,x86环境下，结果为1.

2. 环境下debug,x64环境下，结果为2.

分析：

• 当数组作为函数参数进行传递时，实际上传递的是数组的首元素地址，而不是整个数组。因此，在函数内部，无法通过sizeof操作符来获取数组的大小，因为此时的arr已经退化为指针。

• 在代码中，test函数的参数arr实际上是一个指针，因此在函数内部使用sizeof(arr)并不能得到数组的大小，而是得到指针的大小。因此，在32位环境下（x86），指针的大小为4字节，所以sizeof(arr) / sizeof(arr[0])的结果为1。（同理64位，指针大小字节为8字节）
  

数组名是数组首元素的地址；因此在数组传参时，传递的是数组名，也就是说本质上数组传参本质上传递的是数组首元素的地址。

⼀维数组传参，形参的部分可以写成数组的形式，也可以写成指针的形式。

➡️、⼆级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪⾥？

在C语言中，二级指针是指一个指针变量，它存储的是另一个指针变量的地址。换句话说，它指向一个指针变量，而这个指针变量又指向某个数据的地址。在C语言中，我们通常使用二级指针来处理动态内存分配和多级数据结构。

下面是一个简单的示例，演示了如何声明和使用二级指针：

#include 

int main() {
    int num = 10;
    int *ptr1 = # // 一级指针，指向int类型的数据
    int **ptr2 = &ptr1; // 二级指针，指向int*类型的数据

    // 通过二级指针访问num的值
    printf("Value of num: %d\n", **ptr2);

    return 0;
}
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在这个示例中，ptr1是一个一级指针，它指向一个整数类型的数据num。ptr2是一个二级指针，它指向一个一级指针ptr1。通过**ptr2可以访问num的值。

二级指针在C语言中通常用于动态内存分配，例如在使用malloc函数分配内存时，可以返回一个指向指针的指针，以便在程序中对内存进行操作。此外，在处理多级数据结构（如多级指针数组或多级链表）时，二级指针也非常有用。
举个简单的例子：

int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;//取出a的地址
	//p是指针变量，是一级指针
	int * * pp = &p;//pp是二级指针
	return 0;
}
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对于⼆级指针的运算有：
• *ppa 通过对ppa中的地址进⾏解引⽤，这样找到的是 pa ， *ppa 其实访问的就是 pa .

int b = 20;
*ppa = &b;//等价于 pa = &b;
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• **ppa 先通过 *ppa 找到 pa ,然后对 pa 进⾏解引⽤操作： *pa ，那找到的是 a .

**ppa = 88;
//等价于*pa = 88;
//等价于a = 88;
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🔼、指针数组

指针数组是指针还是数组？
我们类⽐⼀下，整型数组，是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组。
那指针数组呢？是存放指针的数组。

在C语言中，指针数组是一个数组，其中的每个元素都是一个指针。这意味着每个数组元素都存储着另一个变量的地址，而这个变量可以是任何类型的数据，包括整数、浮点数、字符，甚至是其他指针。

下面是一个简单的示例，演示了如何声明和使用指针数组：

#include 

int main() 
{
    int num1 = 10, num2 = 20, num3 = 30;
    int *ptrArr[3]; // 声明一个包含3个指针的数组

    ptrArr[0] = &num1; // 将num1的地址存储在数组的第一个元素中
    ptrArr[1] = &num2; // 将num2的地址存储在数组的第二个元素中
    ptrArr[2] = &num3; // 将num3的地址存储在数组的第三个元素中

    // 通过指针数组访问num1、num2和num3的值
    printf("Value of num1: %d\n", *ptrArr[0]);
    printf("Value of num2: %d\n", *ptrArr[1]);
    printf("Value of num3: %d\n", *ptrArr[2]);

    return 0;
}
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在这个示例中，ptrArr是一个包含3个指针的数组。每个数组元素都存储着一个整数类型变量的地址。通过ptrArr[i]可以访问第i个元素所指向的变量。

int main()
{
//char ch = ‘w’;
//char* pc = &ch;//pc就是字符指针

const char* p = "abcdef";//不是把字符串abcdef\0存放在p中，而是把第一个字符的地址存放在p中
//printf("%c\n", *p);//
//1. 你可以把字符串想象为一个字符数组，但是这个数组是不能修改的
//2. 当常量字符串出现在表达式中的时候，他的值是第一个字符的地址

printf("%c\n", "abcdef"[3]);
printf("%c\n", p[3]);
//p[3] = 'q';//err

return 0;
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}

在C语言中，字符指针数组是一个数组，其中的每个元素都是一个指向字符的指针。这种数组通常用于存储字符串数组，其中每个元素指向一个以null结尾的字符数组。

下面是一个简单的示例，演示了如何声明和使用字符指针数组：

#include 

int main() {
    char *strArr[3]; // 声明一个包含3个字符指针的数组

    strArr[0] = "Hello"; // 将指向字符串"Hello"的指针存储在数组的第一个元素中
    strArr[1] = "World"; // 将指向字符串"World"的指针存储在数组的第二个元素中
    strArr[2] = "C";     // 将指向字符串"C"的指针存储在数组的第三个元素中

    // 通过字符指针数组访问存储的字符串
    printf("String 1: %s\n", strArr[0]);
    printf("String 2: %s\n", strArr[1]);
    printf("String 3: %s\n", strArr[2]);

    return 0;
}
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在这个示例中，strArr是一个包含3个字符指针的数组。每个数组元素都存储着一个指向以null结尾的字符数组的指针。通过strArr[i]可以访问第i个元素所指向的字符串。

但是也有例外
比如这个代码：
int main()
{

//char ch = ‘w’;
//char* pc = &ch;//pc就是字符指针

const char* p = "abcdef";//不是把字符串abcdef\0存放在p中，而是把第一个字符的地址存放在p中
//printf("%c\n", *p);//
//1. 你可以把字符串想象为一个字符数组，但是这个数组是不能修改的
//2. 当常量字符串出现在表达式中的时候，他的值是第一个字符的地址

printf("%c\n", "abcdef"[3]);
printf("%c\n", p[3]);
//p[3] = 'q';//err

return 0;
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}

如果强行修改，他就会报错：

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🅿️总结

本小节我们的学习总结：

1️⃣. 数组名的理解：

• 数组名实际上是指向数组第一个元素的指针。在大多数情况下，数组名可以被解释为指向数组首元素的指针常量。
• 例如，对于int arr[5]，arr可以被视为指向arr[0]的指针。

2️⃣. 使用指针访问数组：

• 数组名可以被解释为指向数组首元素的指针，因此可以使用指针算术或指针解引用来访问数组元素。
• 例如，*(arr + i)或者arr[i]都可以用来访问数组arr的第i个元素。

3️⃣. 一维数组传参的本质：

• 在C语言中，当将数组传递给函数时，实际上传递的是数组的首元素的地址。
• 因此，函数参数声明中的数组形参实际上被解释为指向数组首元素的指针。

4️⃣. 二级指针：

• 二级指针是指向指针的指针。它们用于处理指针的指针，通常用于动态内存分配和多级数据结构。
• 例如，int **ptr是一个指向指向整数的指针的指针。

5️⃣. 指针数组：

• 指针数组是一个数组，其中的每个元素都是一个指针。这些指针可以指向不同类型的数据，包括其他指针。
• 例如，int *ptrArr[5]是一个包含5个整数指针的数组。

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