白骑士的C语言教学高级篇 3.1 高级指针技术

原创已于 2024-07-07 10:35:55 修改 · 546 阅读

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于 2024-07-04 23:20:57 首次发布

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在C语言中，指针是一种强大的工具，它不仅可以用于基本的内存地址操作，还可以实现更高级的编程技术。了解和掌握高级指针技术，可以使程序更加灵活和高效。本节将介绍指针数组与数组指针、函数指针以及多重指针。

指针数组与数组指针

指针数组

是一个数组，其中每个元素都是一个指针。指针数组通常用于存储一组字符串或动态分配的内存块，例如：

#include <stdio.h>


int main() {
    const char *fruits[] = {"Apple", "Banana", "Cherry"};

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%s\n", fruits[i]);
    }

    return 0;
}

在上面的例子中，‘fruits‘ 是一个指向字符串的指针数组，每个元素都指向一个字符串常量。

数组指针

是指向数组的指针。与指针数组不同，数组指针本身是一个指针，它指向一个数组的起始地址，例如：

#include <stdio.h>


int main() {
    int numbers[3] = {1, 2, 3};
    int (*ptr)[3] = &numbers;

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("%d\n", (*ptr)[i]);
    }

    return 0;
}

在上面的例子中，‘ptr‘是一个指向包含三个整数的数组的指针。

函数指针

是指向函数的指针，它允许程序通过指针调用函数。这在实现回调函数和动态函数调用时非常有用，例如：

#include <stdio.h>


int add(int a, int b) {
    return a + b;
}


int main() {
    int (*func_ptr)(int, int) = add;
    int result = func_ptr(2, 3);

    printf("Result: %d\n", result);

    return 0;
}

在上面的例子中，‘func_ptr‘ 是一个指向函数‘add‘的指针，通过它可以调用 ‘add‘ 函数。

函数指针的另一个常见用途是作为参数传递给另一个函数，例如在排序算法中传递比较函数：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int compare(const void *a, const void *b) {
    return (*(int *)a - *(int *)b);
}


int main() {
    int numbers[] = {5, 2, 9, 1, 5, 6};

    size_t size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);

    qsort(numbers, size, sizeof(int), compare);

    for (size_t i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }

    printf("\n");

    return 0;
}

在这个例子中，‘compare‘ 函数被作为参数传递给 ‘qsort‘ 函数，用于比较数组中的元素。

多重指针

是指向指针的指针，它可以用于间接引用和动态多维数组。多重指针允许程序处理更复杂的结构，如链表、树和图。在上面的例子中，‘double_ptr‘ 是一个指向 ‘ptr‘ 的指针，通过它可以间接访问 ‘value‘。

多重指针在动态分配二维数组时特别有用，例如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int main() {
    int rows = 3;
    int cols = 4;
    int **matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *));

    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
    }

    // 初始化矩阵
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            matrix[i][j] = i * cols + j;
        }
    }

    // 打印矩阵
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }

        printf("\n");
    }

    // 释放内存
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        free(matrix[i]);
    }

    free(matrix);

    return 0;
}

在这个例子中，我们动态分配了一个二维数组，并使用多重指针进行访问和操作。