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沒有什么會比指標還香，如果有，那就是進階指標

2021-09-08 11:14:55 軟體設計

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目錄

  • 1.字符指標
  • 2.指標陣列
  • 3.陣列指標
    • 3.1陣列指標的定義
    • 3.2陣列指標的使用
  • 4.陣列引數、指標引數
    • 4.1一維陣列傳參
    • 4.2二維陣列傳參
    • 4.3一級指標傳參
    • 4.4二級指標傳參
  • 5.函式指標
  • 6.函式指標陣列
  • 7.回呼函式
    • 7.1qsort函式
  • 8.指向函式指標陣列的指標

1.字符指標

在指標的型別中我們知道有一種指標型別為字符指標 char* ，

int main()
{
	char ch = 'w';
	char * pc = &ch;//pc是指向一個字符變數

	const char* p = "hello world";
	//"hello world"是一個常量字串-存放在記憶體的常量區
	//p里面存的是hello world 的首字母h的地址，通過首元素地址就可以訪問整個字串了
	
}

接下來我們看一道經典的筆試題

#include <stdio.h>
int main()
{
    char str1[] = "hello world.";
    char str2[] = "hello world.";
    char *str3 = "hello world.";
    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; 
}

運行結果
在這里插入圖片描述
第一個結果如果你錯了，實際上就是陣列名是首元素地址這個觀念還沒深入你的大腦，str1和str2是兩個不同的陣列，所以開辟的空間也是不同的，所以地址不會是相同的，
而第二個雖然是兩個不同的指標，可訪問的都是hello world這個字串，存的都是首元素h的地址，所以地址是相同的，

2.指標陣列

前面我們已經介紹過了指標陣列，指標陣列是一個存放指標的陣列，
我們通過一段代碼來加深理解

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 30;
	int d = 40;	             
	int* arr2[4] = {&a, &b, &c, &d};//arr2就是整型指標的陣列
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		printf("%d ", *arr2[i]);
	}//輸出 10 20 30 40
	return 0;
}

也可以這樣理解

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[] = { 3,4,5,6,7 };
	
	int* parr[] = { arr1, arr2, arr3 };

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < 5; j++)
		{
			printf("%d ", parr[i][j]);
			//輸出陣列元素的內容
			//p[i] == *(p+i)
			//parr[i][j] == *(parr[i]+j)
		}
		printf("\n");
	}

	return 0;
}

發現沒，如果在指標陣列里面存陣列就相當于一個二維陣列，
還可以這樣理解

#include<stdio.h>
int main()
{
	const char* arr[5] = {"abcdef", "bcdefg", "hehe", "haha", "zhangsan"};
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%s\n", arr[i]);
		//輸出所有字串
		//注意別寫成*arr[i],*arr[i]是列印一個字符，arr[i]是陣列名存的是首字符的地址，通過首字符的地址訪問其它字符從而列印出字串
	}
}

如果仔細觀察你會發現指標陣列的定義方式和一級指標很像，所以指標陣列是用二級指標來存放的，

3.陣列指標

3.1陣列指標的定義

指向陣列的指標，

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* pi = &a;//整型的地址存放在整型指標中
	char ch = 'w';
	char* pc = &ch;//字符的地址存放在字符指標中

	int arr[10] = {0};
	int* p = arr;// arr是陣列首元素的地址

	//int* parr[10]; //這樣寫是陣列
	int (*parr)[10] = &arr;//取出的是陣列的地址, 應該存放到陣列指標中
	return 0;
}

那陣列指標的型別是什么？要判斷型別我們經常使用的方法是去掉名字，剩下的就是型別，例如int（*parr）[10]的型別就是（*）[10]，
看完這個例子，出道題來考考大家是否掌握了

int* arr[10];

該怎樣定義這個陣列指標來存放陣列？
相信很多人想都不想直接

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

你再仔細看看剛剛的例子，我是定義一個int型別的陣列所以用int (*p)[10] =&arr這個陣列指標來存放，而現在我定義了一個 int*的陣列，也應該用相同型別int* (*p)[10] =&arr的陣列指標來存放，

3.2陣列指標的使用

陣列指標的錯誤使用方法

void print3(int (*parr)[10], int sz)//這是一個錯誤的示范
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", parr[i]);//parr[i] == *(parr+i)
	}
}
int main()
{
	int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	print(&arr, sz);
	return 0;
}

如果這樣去使用陣列指標一定是錯誤的，為什么呢？傳參時你傳的是整個元素的地址，所以當你回圈變數一直增加時跳過的不是一個元素而是一個陣列，就會導致陣列越界，
正確示范

void print(int (*parr)[10], int sz)
{
	//*(parr + 0);//parr[0]
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		 printf("%d ", parr[0][i]);//寫法1
		 //把這個陣列想象成只有一行的二維陣列進行列印
		 printf("%d ", (*(parr + 0))[i]);//寫法2
		 printf("%d ", (*parr)[i]);//寫法3
		 //(*parr) 相當于 parr指向的陣列的陣列名
	}
}

陣列指標的使用場景:

//第一種寫法
void print1(int arr[3][5], int r, int c)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < r; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < c; j++)
		{
			printf("%d ", arr[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}
//第二種寫法
void print2( int(*p)[5], int r, int c)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < r; i++)
	{
		int j = 0;
		for (j = 0; j < c; j++)
		{
			printf("%d ", *(*(p + i) + j));//等價于p[i][j]
		}

		printf("\n");
	}
}

int main()
{
	int arr[3][5] = { 1,2,3,4,5, 2,3,4,5,6,3,4,5,6,7 };
	//二維陣列傳參
	print1(arr, 3, 5);
	print2(arr, 3, 5);//arr 是陣列名，陣列名是首元素地址
	return 0;
}

學完這些讓我們來鞏固一下

int arr[5];
int *parr1[10];
int (*parr2)[10];
int (*parr3[10])[5];

寫出以下代碼的意思
第一個是一個整型陣列
第二個是一個指標陣列
第三個是一個陣列指標
前三個相信大家都沒有問題，那最后一個是個什么東西？
請添加圖片描述
我們慢慢來分析，首先，parr3是一個陣列，它有10個元素，去掉陣列名剩下是型別，即(*)[5],說明每個元素是個陣列指標，該指標指向的陣列有五個元素，每個元素是int，
圖解
在這里插入圖片描述
💡:陣列指標步長跳過的是一個陣列不是元素

4.陣列引數、指標引數

4.1一維陣列傳參

#include <stdio.h>
//test()函式傳參的三種寫法
void test(int arr[])//寫法一
{}
void test(int arr[10])//寫法二
{}
//寫法一和寫法二本質上是沒有區別的，[]里數字不管是多少都是一樣的，實際上是不會開辟空間的，
void test(int* arr)//寫法三
{}
//test2()函式傳參的寫法
void test2(int* arr[20])//此種為錯誤寫法，原因見下
{}
void test2(int** arr)//因為傳的arr2是一個int/*的型別的陣列，所以要用int**來接收，
{}
int main()
{
 int arr[10] = {0};
 int *arr2[20] = {0};
 test(arr);
 test2(arr2);
}

4.2二維陣列傳參

//test()函式傳參的寫法
void test(int arr[3][5])//寫法一
{}
void test(int arr[][])//錯誤寫法
{}
二維陣列傳參，函式形參的設計只能省略行數,不能省略列數,因為對一個二維陣列，可以不知道有多少行，但是必須知道一行多少元素，
void test(int arr[][5])//寫法二
{}
void test(int *arr)//錯誤寫法
{}
void test(int* arr[5])//錯誤寫法
{}
void test(int (*arr)[5])//寫法三
{}
void test(int **arr)//錯誤寫法
{}
int main()
{
 int arr[3][5] = {0};
 test(arr);//二維陣列的首元素指的是第一行元素，把二維陣列看成一維陣列，
}

4.3一級指標傳參

#include <stdio.h>
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]);
 //一級指標p，傳給函式
 print(p, sz);
 return 0; 
}

思考一下，當一個函式的引數部分為一級指標的時候，函式能接收什么引數？

int a = 10;
int* q = &a;
int arr[10] = {0};
test(&a);
test(arr);
test(q);

4.4二級指標傳參

#include <stdio.h>
void test(int** ptr)
 {
 printf("num = %d\n", **ptr); 
}
int main()
{
    二級指標能接收什么樣的引數?
 	 int n = 10;
	 int*p = &n;
	 int **pp = &p;
	 int* arr[10];
	 
	 test(&p);//一級指標的地址
	 test(pp);//二級指標變數，存的是一級指標的地址
	 test(arr);//int*陣列的地址
	 return 0; 
 }

5.函式指標

函式指標變數是用來存放函式的地址，

與陣列名進行比較，陣列名和&陣列名雖然地址一樣，但代表的意義不一樣，而函式名和&函式名地址一樣，意義也是一樣的，是等價的，

函式指標變數存函式地址

test Add(int a,int b)
{
	return a+b;
}
int main()
{
	int (*pf)(int,int) = &Add
	//可以和陣列進行類比
	int (*parr)[10] = &arr;
}

pf是個變數，存放地址需要指標變數，所以(*pf),(*pf)指向函式，函式的兩個引數型別是int，
parr是個變數，存放地址需要指標變數，所以（*parr),(*parr)指向的是陣列，陣列有10個元素，

那函式指標的型別是什么呢？
前面說過了，去掉名字即型別，所以int (*)(int,int)就是函式指標的型別，

如何通過指標呼叫函式?

//直接呼叫
int ret = Add(2,3);
//通過指標呼叫
int ret = (*pf)(2,3); 
int ret = pf(2,3);
實際上pf前面的*是沒有意義的(就是個擺設，為了讓初學者更好理解)，可寫可不寫，

閱讀兩段有趣的代碼

//代碼1
(*(void (*)())0)();
//代碼2
void (*signal(int , void(*)(int)))(int);

看完代碼1，想必你是這樣的
請添加圖片描述
別急，接下來慢慢給你解釋，
剛剛我們說了函式指標變數的型別是int (*)(int,int)我們再看這段代碼，可以發現有相同的結構void (*)(),函式沒有傳參，而給這段代碼加上括號也就是給型別加括號加上強制型別轉換，所以這段代碼的意思就是把0強制型別轉換成void (*)()型別，然后進行解參考呼叫這個函式，被呼叫的函式是無參的，回傳型別是void，
*(void (*)())0可以看成*p,那這段代碼就可以簡化成(*p)(),這不就是剛剛所講的函式指標變數嗎，這下你就能理解了，

緊接著，我們來看看第二段代碼，

void (*signal(int , void(*)(int)))(int);

signal是一個函式，它有兩個引數，一個是int，一個是void(*)(int)函式指標型別，回傳型別依然是void(*)(int)，
如果你已經能想出這些，說明第一段代碼你已經理解了，但這段代碼還有個地方要注意，這段代碼實際上是一次函式宣告，宣告的函式名為signal，補上這個解釋就完美了，這段宣告如果這樣寫你可能更好理解，void(*)(int) signal(int,void(*)(int));，雖然這樣說，但別這樣寫，C語言語法不支持，

那這段代碼可以怎么簡化方便理解呢？
我們之前講過typedef可以重定義,例如

typedef int  int32;
//int32 就是int的別名 
//類似的
typedef void(* pfun_t)(int);
這段代碼就等價于typedef void(*)(int) pfun_t
pfun_t就是別名，只是這種寫法C語言不支持，但你可以這樣理解
//代碼就可以簡化成
pfun_t signal(int,pfun_t);

6.函式指標陣列

陣列是一個存放相同型別資料的存盤空間，那我們已經學習了指標陣列

int *arr[10];
//陣列的每個元素是int*

那要把函式的地址存到一個陣列中，那這個陣列就叫函式指標陣列，那函式指標的陣列如何定義呢？

//假設有add sub mul div 四個函式
int (*pfarr[4])(int,int) = {add,sub,mul,div};

這個時候就有人有疑惑了，函式指標陣列到底有什么用？
舉個🌰
學函式指標前你寫的計算器代碼:

#include<stdio.h>
void menu()
{
	printf("**********************************\n");
	printf("******* 1.add     2. sub    ******\n");
	printf("******* 3.mul     4. div    ******\n");
	printf("******* 0.exit              ******\n");
	printf("**********************************\n");
}
int Add(int x, int y)//int (*)(int, int)
{
	return x + y;
}

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

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

int Div(int x, int y)//int (*)(int, int)
{
	return x / y;
}
int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("請選擇:>");
		scnaf("%d",&input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("請輸入2個運算元:>");
		    scanf("%d %d", &x,&y);
			ret = Add(x,y);
			printf("ret =%d ",x,y);
			break;
		case 2:
			printf("請輸入2個運算元:>");
		    scanf("%d %d", &x,&y);
			ret = Sub(x,y);
			printf("ret =%d ",x,y);
			break;
		case 3:
			printf("請輸入2個運算元:>");
		    scanf("%d %d", &x,&y);
			ret = Mul(x,y);
			printf("ret =%d ",x,y);
			break;
		case 4:
			printf("請輸入2個運算元:>");
		    scanf("%d %d", &x,&y);
			ret = Div(x,y);
			printf("ret =%d ",x,y);
			break;
		case 0:
			printf("退出計算器\n");
			break;
		default:
			printf("選擇錯誤\n");
			break;
		}
	} while (input);
		 return 0;
}

學習后你寫的計算器代碼：

#include<stdio.h>
void menu()
{
	printf("**********************************\n");
	printf("******* 1.add     2. sub    ******\n");
	printf("******* 3.mul     4. div    ******\n");
	printf("******* 0.exit              ******\n");
	printf("**********************************\n");
}
int Add(int x, int y)//int (*)(int, int)
{
	return x + y;
}

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

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

int Div(int x, int y)//int (*)(int, int)
{
	return x / y;
}
int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		int x = 0;
		int y = 0;
		int ret = 0;
		menu();
		printf("請選擇:>");//1
		scanf("%d", &input);

		int (*pfArr[5])(int, int) = {0, Add, Sub, Mul, Div};
		                            //0   1   2    3    4
		if (input == 0)
		{
			printf("退出計算器\n");
		}
		else if(input>=1 && input<=4)
		{
			printf("請輸入2個運算元:>");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = pfArr[input](x, y);
			printf("%d\n", ret);
		}
		else
		{
			printf("選擇錯誤\n");
		}
	} while (input);
	return 0;
}

此時你會發現代碼量有較明顯的減少，
這里邊通過函式指標呼叫其它函式有一種專業術語叫轉移表

7.回呼函式

回呼函式就是一個通過函式指標呼叫的函式，如果你把函式的指標（地址）作為引數傳遞給另一個函式，當這個指標被用來呼叫其所指向的函式時，我們就說這是回呼函式，回呼函式不是由該函式的實作方直接呼叫,而是在特定的事件或條件發生時由另外的一方呼叫的，用于對該事件或 條件進行回應，

我們還是以計算器的代碼為例:

void menu()
{
	printf("**********************************\n");
	printf("******* 1.add     2. sub    ******\n");
	printf("******* 3.mul     4. div    ******\n");
	printf("******* 0.exit              ******\n");
	printf("**********************************\n");
}
int Add(int x, int y)//int (*)(int, int)
{
	return x + y;
}

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

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

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

void Calc(int(*pf)(int, int))
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;

	printf("請輸入2個運算元:>");
	scanf("%d %d", &x, &y);
	ret = pf(x, y);
	printf("ret = %d\n", ret);
}

int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("請選擇:>");
		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("退出計算器\n");
			break;
		default:
			printf("選擇錯誤\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

回呼函式是在函式指標的基礎上實作的，沒有函式指標就沒有回呼函式，

7.1qsort函式

可以用來排序各種型別的陣列

引數型別

void qsort( void *base, size_t num, size_t width, int (__cdecl *compare )(const void *elem1, const void *elem2 ) );

第一個引數是void* base,接收的是陣列的地址，void*有一個好處，可以接收任意型別的陣列，這就使得函式更加靈活了，
💡:void*是無具體型別的指標，能夠接收任意型別的地址，但不能對void*型別進行±運算，也不能解參考，
第二個引數是元素的個數
第三個引數是元素的大小
第四個引數是函式，這個函式的作用時排序時用來比較兩個元素，
第四個引數的函式是有要求的，它的回傳值要滿足以下條件
在這里插入圖片描述
我們以排列int、struct型別為例

int cmp(const void* e1,const void*e2)
{
	return *(int*)e1-*(int*)e2;
}

int cmp(const void* e1,const void*e2)
{
	//假設已經定義結構體struct Stu
	return strcmp(((struct Stu*)e1)->name,((struct Stu*)e2)->name;//這里是以名字為例
}

學完qsort函式，我們來模擬實作qsort函式的功能，

void BubbleSort(void* base, long long  num, long long width, int (*cmp)(const void*, const void*))
{
	long long int  i = 0;
	//趟數
	for (i = 0; i < num - 1; i++)
	{
		//比較的對數
		long long int j = 0;
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
			//base[j] ==> *(base+j)
			if (cmp((char*)base+j*width, (char*)base+(j+1)*width)>0)
			{
				//交換
				Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width, width);
			}
		}
	}
}

8.指向函式指標陣列的指標

看完這個標題，相信你一定是這樣的，，，
請添加圖片描述

int (*pf)(int,int) = Add;//pf是函式指標
int (* pfArr[5](int,int));//pfArr是一個函式指標的陣列
int (* (*ppfArr)[5])(int,int) = &pfArr;
ppfArr就是一個指向函式指標陣列的指標

如果你能看到這里，說明你已經比別人厲害了，未來可期，
但相信此時的你也已經
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離開前，別忘了
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