玩转小小指针（3）

所待.383

已于 2024-05-26 11:01:25 修改

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分类专栏： C语言文章标签：开发语言 c语言

于 2024-05-20 18:58:25 首次发布

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深入了解指针（3）

字符指针变量
数组指针变量
⼆维数组传参的本质
函数指针变量
函数指针数组
转移表

1. 字符指针变量

在指针的类型中我们知道有⼀种指针类型为字符指针char*
⼀般使⽤:

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

还有⼀种使⽤⽅式如下：·

int main()
 {
 const char* pstr = "hello world.";
 printf("%s\n", pstr);
 return 0;
 }

很多小明是不是以为把字符串的第一个字符h放到了char* pstr指针变量中？？
其实是把字符串的第一个字符的地址放到了char * pstr 指针变量中。所以字符指针变量存放的是字符串首字符的地址。

下面代码非常有意思，小明可以尝试猜一下打印出来的结果。

#include <stdio.h>
 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;
 }

在这里插入图片描述
我们发现字符数组的地址并不一样
但是字符指针变量的地址却是一样的。
这是因为：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。但是⽤相同的常量字符串去初始化不同的数组的时候就会开辟出不同的内存块。所以str1和str2不同，str3和str4相同。

2. 数组指针变量

2.1 数组指针变量是什么？

之前我们学习了指针数组，指针数组是⼀种数组，数组中存放的是地址（指针）。
数组指针变量是指针变量？还是数组？
我们可以类比一下：
整型指针——指向整型变量的指针——指针
字符指针——指向字符变量的指针——指针
所以数组指针顾名思义就是指向数组的指针，所以数组指针本质上就是指针。
我们知道整型指针的书写格式是：int * pa；
浮点型指针的书写格式为：double * pd；
那么数组指针的书写格式为：

int * p1 [5];
int (*)p2[5];

哪一种才是数组指针的正确书写格式呢??
我们知道因为[]的优先级大于* 如果按第一种写法p1先和[]组合，那就变成了存放五个整型指针变量的数组了，不是指针。
所以第二种，才是数组指针的正确写法，（*）表示是一个指针，p2是数组指针变量名，p2指向的是类型为int [5]的数组。

2.2 数组指针变量怎么初始化

数组指针变量是⽤来存放数组地址的，那怎么获得数组的地址呢？就是我们之前学习的&数组名。

int arr[10]={0};
&arr 得到的是整个数组的地址

如果要存放个数组的地址，就得存放在数组指针变量中，如下：

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

在这里插入图片描述
我们调试也能看到
&arr 和p的类型是完全⼀致的。
数组指针类型解析：

3. ⼆维数组传参的本质

有了数组指针的理解，我们就能够讲⼀下⼆维数组传参的本质了。
过去我们有⼀个⼆维数组的需要传参给⼀个函数的时候，我们是这样写的：

#include <stdio.h>
void test(int  a[3][5], int r, int c)
 {
	 int i = 0;
 	 int j = 0;
     for(i=0; i<r; i++)
     {
 	   for(j=0; j<c; j++)
         {
	       printf("%d ", a[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}};
 test(arr, 3, 5);
 return 0;
 }

这⾥实参是⼆维数组，形参也写成⼆维数组的形式，那还有什么其他的写法吗？
⾸先我们再次理解⼀下⼆维数组，⼆维数组其实可以看做是每个元素是⼀维数组的数组，也就是⼆维数组的每个元素是⼀个⼀维数组。那么⼆维数组的⾸元素就是第⼀⾏，是个⼀维数组。
如下图:
在这里插入图片描述
所以，根据数组名是数组⾸元素的地址这个规则，⼆维数组的数组名表⽰的就是第⼀⾏的地址，是⼀维数组的地址。根据上⾯的例⼦，第⼀⾏的⼀维数组的类型就是数组指针类型
int [5] ，所以第⼀⾏的地址的类型int(*)[5] 。
那就意味着⼆维数组传参本质上也是传递了地址，传递的是第⼀⾏这个⼀维数组的地址，那么形参也是可以写成指针形式的。如下：

 #include <stdio.h>
 void test(int (*p)[5], int r, int c)
 {
 int i = 0;
 int j = 0;
 for(i=0; i<r; i++)
 {
 	for(j=0; j<c; j++)
 	{
	 printf("%d ", *(*(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}};
 test(arr, 3, 5);
 return 0;
 }

总结：⼆维数组传参，形参的部分可以写成数组，也可以写成指针形式。

4. 函数指针变量

4.1 函数指针变量的创建

什么是函数指针变量呢？
根据前⾯学习整型指针，数组指针的时候，我们的类⽐关系，我们不难得出结论：
函数指针变量应该是⽤来存放函数地址的，未来通过地址能够调⽤函数的。
那么函数是否有地址呢？
我们做个测试：

 #include <stdio.h>
 void test()
 {
 printf("hehe\n");
 }
 int main()
 {
 printf("test:  %p\n", test);
 printf("&test: %p\n", &test);
 return 0;
 }

测试结果如下：
在这里插入图片描述
确实打印出来了地址，所以函数是有地址的，函数名就是函数的地址，当然也可以通过
&函数名的⽅式获得函数的地址。
如果我们要将函数的地址存放起来，就得创建函数指针变量咯，函数指针变量的写法其实和数组指针⾮常类似。如下：

void test ()
{
	printf("hehe\n");
}
void (*pf1)()=&test;
void (*pf1)()=test;
int Add(int x,int y)
{
	return x+y;
}
int (*pf3)(int,int)=Add;
int (*pf3)(int,int)=&Add;

在这里插入图片描述

4.2 函数指针变量的使⽤

通过函数指针调⽤指针指向的函数:

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{
 return x+y;
}
int main()
{
 int(*pf3)(int, int) = Add;
 
 printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));
 printf("%d\n", pf3(3, 5));
 return 0;
}

在这里插入图片描述

测试代码结果发现：无论是（*pf3）还是pf3都可以调用Add函数。
pf3==Add可以直接调用很好理解，那么（*pf3）怎么理解呢？？
其实（*pf3）无论里面有多少颗星，表示的还是函数地址，里面的星只是表示是指针变量，并不是对pf3（地址）的解引用。
所以无论写成（**pf3）还是（****pf3）都没有任何问题。

4.3 两段有趣的代码

( * ( void ( * ) ( ) ) 0 ) ( );

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

在这里插入图片描述

4.3.1 typedef 关键字

typedef 是⽤来类型重命名的，可以将复杂的类型，简单化。
⽐如，你觉得 unsigned int 写起来不⽅便，如果能写成 uint 就⽅便多了，那么我们可以使⽤：

typedef unsigned int uint;

将unsigned int 重命名为uint
如果是指针类型，能否重命名呢？其实也是可以的，⽐如，将 int* 重命名为 ptr_t ,这样写：

typedef int * ptr_t;

但是对于数组指针和函数指针稍微有点区别：
⽐如我们有数组指针类型 int ( * ) [ 5 ] ,需要重命名为 parr_t ，

typedef int ( * parr_t ) [ 5 ];

函数指针类型的重命名也是⼀样的，⽐如，将 void ( * ) ( int ) 类型重命名为 pf_t ,就可以这样写：

typedef void ( * pfun_t ) ( int );

结论：数组指针、函数指针使用typedef后新的类型名必须在*的右边

我们可以用刚刚了解到的typedef将下列代码简化一下
void ( * signal ( int , void ( * ) ( int ) ) ) ( int );

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

5. 函数指针数组

数组是⼀个存放相同类型数据的存储空间，我们已经学习了指针数组，
⽐如：
int * arr[10];
//数组的每个元素是int*
那要把函数的地址存到⼀个数组中，那这个数组就叫函数指针数组，那函数指针的数组如何定义呢？

int ( * parr1 [3]) ( );

parr1 先和 [] 结合，说明 parr1是数组，数组的内容是什么呢？
是 int (*)() 类型的函数指针。

6. 转移表

我们学了函数指针数组，那么函数指针数组的应用是什么呢？
函数指针数组的⽤途：转移表
举例：计算器的⼀般实现：

#include <stdio.h>
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;
}
int main()
{
	int input=0;
	int x=0;
	int y=0;
	int ret=0;
	do
	{
		printf("*****************\n");
		printf("******1.Add******\n");
		printf("******2.Sub******\n");
		printf("******3.Mul******\n");
		printf("******4.Div******\n");
		printf("******0.Exit*****\n");
		printf("*****************\n");
		printf("请选择>\n");
		scanf("%d",&input);
		switch(input){
		case 1:
				printf("输⼊操作数：");
				scanf("%d %d", &x, &y);
				ret = Add(x, y);
				printf("ret = %d\n", ret);
			case 2:
				printf("输⼊操作数：");
				scanf("%d %d", &x, &y);
				ret = Sub(x, y);
				printf("ret = %d\n", ret);
			case 3:
				printf("输⼊操作数：");
				scanf("%d %d", &x, &y);
				ret = Mul(x, y);
				printf("ret = %d\n", ret);
			case 4:
				printf("输⼊操作数：");
				scanf("%d %d", &x, &y);
				ret = Div(x, y);
				printf("ret = %d\n", ret);
		}	
	}while(input);
	return 0;
}

上述代码根据不同的需求造成代码有很多重复的地方，造成了代码的重复了许多次，代码过于冗长。
我们可以把函数的调用装在一个函数指针数组中，可以简化我们的代码量。
函数指针数组的运用转移表如下所示：

#include <stdio.h>
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;
}
int main()
{
	int input=0;
	int x=0;
	int y=0;
	int ret=0;
	do
	{
		printf("*****************\n");
		printf("******1.Add******\n");
		printf("******2.Sub******\n");
		printf("******3.Mul******\n");
		printf("******4.Div******\n");
		printf("******0.Exit*****\n");
		printf("*****************\n");
		printf("请选择>\n");
		scanf("%d",&input);
		int(*Calculators[5])(int,int)={0,Add,Sub,Mul,Div};
		//转移表 
		//初始化第一个元素为0的目的：牺牲一点空间，让数组下标和我们计算器选择的功能对应上。更加方便使用
		if(input<=4&&input>=1)
		{
			printf("请输入操作数\n");
			scanf("%d %d",&x,&y);
			ret=(*Calculators[input])(x,y);
			printf("ret=%d\n",ret);
		}	
		else if (input==0)
			printf("退出计算器\n");
		else
		    printf("选择错误\n");
	}while(input);
	return 0;
}

7.回调函数是什么？

回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。
如果我们把函数的指针（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，被调用的函数就是回调函数。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。
上面对计算机的实现，代码是重复出现的，其中虽然执⾏计算的逻辑是区别的，但是输⼊输出操作是冗余的，为了简化代码量，我们用到了转移表，使⽤函数指针接收，函数指针指向什么函数就调⽤什么函数，这⾥其实使⽤的就是回调函数的功能。