C语言指针详解

目录

1.字符指针 

 2. 指针数组

3. 数组指针

3.1 数组指针的定义

3.2 &数组名VS数组名

4. 函数指针

代码1(  * (  void (*)(  )  )0  )(   );

代码2void (*signal( int ,  void(*)(int) ) )(int);

代码2的简化

5. 函数指针数组

6. 回调函数

qsort函数

qsort函数讲解：

qsort函数运用：

 用冒泡排序实现qsort函数

1.函数参数：

2.比较方式：

3.交换逻辑

7.代码仓库 

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指针的概念：

1. 指针就是个变量，用来存放地址，地址唯一标识一块内存空间。
2. 指针的大小是固定的4/8个字节（32位平台/64位平台）。
3. 指针是有类型，指针的类型决定了指针的+-整数的步长，指针解引用操作的时候的权限。
4. 指针的运算

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1.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* ;
一般使用:

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

int main()
{
   const char* pstr = "hello world.";//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;
}

代码 const char* pstr = "hello world.";特别容易让同学以为是把字符串 hello world 放到字符指针 pstr 里了，但是/本质是把字符串 hello world. 首字符的地址放到了pstr中

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 2. 指针数组

指针数组是一个存放指针的数组。

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3. 数组指针

3.1 数组指针的定义

数组指针是指针？还是数组？
答案是：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。

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。
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 

3.2 &数组名VS数组名

对于下面的数组：

int arr[10];

arr 和 &arr 分别是什么？我们知道

arr是数组名，数组名表示数组首元素的地址。

 &arr 表示的是数组的地址，而不是数组首元素的地址。（细细体会一下）
 &arr 的类型是： int(*)[10] ，是一种数组指针类型

学了指针数组和数组指针我们来一起回顾并看看下面代码的意思：

int arr[5];                  为数组，每个元素为int类型
int *parr1[10];          为指针数组，每个指针指向的元素为int类型
int (*parr2)[10];        为数组指针，指针指向的数组每个元素为int类型
int (*parr3[5])[3];    为数组指针数组，parr3数组有5个元素，每个元素为int(*)[3]的数组指针

图解int (*parr3[5])[3]

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4. 函数指针

首先看一段代码：

​
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();

​

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。

阅读两段有趣的代码：

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

​

​

代码1
(  * (  void (*)(  )  )0  )(   );

该代码是一次函数的调用，调用0地址处的函数。

首先代码中将0强制类型转换为类型是 void (*)(  ) 的函数指针，

然后去调用0地址处的函数

代码2
void (*signal( int ,  void(*)(int) ) )(int);

该代码是函数signal的一次声明。

signal函数的参数有两个，第一个是 int 类型，第二个是函数指针类型。该指针指向的函数参数为 int 类型，函数返回类型为 void。

signal函数的返回类型为函数指针，该指针指向的函数参数为 int 类型，函数返回类型为 void。

代码2的简化

我们可以使用 typedef 进行类型简化，将 void(*)(int)  简化为 pf_t 。但 pf_t 必须写进（*）里面

typedef void(* pf_t )(int);

所以代码2可简化为：pf_t signal(int,  pf_t);

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5. 函数指针数组

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

int (*  parr1[10]  )(  );

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

函数指针数组的用途：转移表
例子：（计算器）

以下为常规写法

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
void menu()
{
	printf("**************************\n");
	printf("**********1,add***********\n");
	printf("**********2,sub***********\n");
	printf("**********3,mul***********\n");
	printf("**********4,div***********\n");
	printf("**********0,exit**********\n");
	printf("**************************\n");

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

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

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

int Divnum(int x, int y)
{
	return x / y;
}
int main()
{
	int input = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请输入选项\n");
		scanf("%d", &input);
		
		switch (input)
		{
		case 0:
			printf("退出程序\n");
			break;
		case 1:
			printf("请输入两个操作数\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Addnum(x,y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 2:
			printf("请输入两个操作数\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Subnum(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 3:
			printf("请输入两个操作数\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Mulnum(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		case 4:
			printf("请输入两个操作数\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = Divnum(x, y);
			printf("%d\n", ret);
			break;
		default:
			printf("输入错误，请重新选择\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

​

通过观察，我们得知这种常规写法会过于冗余、复杂。

以下是我们通过函数指针数组修改得到的代码，

​
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
void menu()
{
	printf("**************************\n");
	printf("**********1,add***********\n");
	printf("**********2,sub***********\n");
	printf("**********3,mul***********\n");
	printf("**********4,div***********\n");
	printf("**********0,exit**********\n");
	printf("**************************\n");

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

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

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

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

int(*pf[5])(int, int) = {0, Addnum, Subnum, Mulnum, Divnum};

int main()
{
	int input = 0;
	int x = 0;
	int y = 0;
	int ret = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请输入选项\n");
		scanf("%d", &input);
		if (input == 0)
		{
			printf("退出程序\n");
			break;
		}
		else if (input >= 1 && input <= 4)
		{
			printf("请输入两个操作数\n");
			scanf("%d %d", &x, &y);
			ret = pf[input](x, y);
			printf("%d\n", ret);
		}
		else
		{
			printf("输入错误，请重新选择\n");
		}
	} while (input);
	return 0;
}

​

我们通过创建 int(*pf[5])(int, int) = {0, Addnum, Subnum, Mulnum, Divnum}; 进行函数的调用大大简化了代码。

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6. 回调函数

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

qsort函数

qsort函数讲解：

特点：

1. 采用快速排序的方法

2. 适合任意类型数据的排序

.

qsort函数参数

void qsort(

               void* base, //排序的数组第一个元素地址

               size_t num, //元素个数

               size_t size, //一个元素的大小

               int (*cmp)(const void* e1, const void* e2)

                //函数指针类型，指向的函数能比较base中元素,

                  void*可接收任意类型元素地址，但无法对其进行解引用操作

                );

qsort函数运用：

//void*可接收任意类型元素地址，但无法对其进行解引用操作
int cmp_t(void* e1, void* e2)
{
//使用前按照比较的内容进行“强制类型转换”，再解引用操作
	return *(int*)e1 - *(int*)e2;
}
int main()
{
	int arr[10] = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	qsort(arr, 10, sizeof(arr[0]), cmp_t);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

实现效果：

完结

 用冒泡排序实现qsort函数

要使用冒泡排序思想实现qsort函数效果，就要使冒泡排序的”主体框架“和”相邻比较“思想不变，进而实现此函数。

为了使bubble_sort函数能像qsort函数一样接收任意元素类型，我们就要对其”函数参数“、”比较方式“、”交换逻辑“进行轻微改动。

1.函数参数：

为达到和qsort函数一致的效果，bubble_sort函数参数设置应和qsort函数一致。

重新修改后的bubble_sort函数参数：

void bubble_sort(
	void *base,//首元素地址
	int num,//元素个数
	int width,//单个元素字节大小
	int(__cdecl *compare)(void* e1, void* e2)
	//函数指针类型，指向的函数能比较base中元素
				)

2.比较方式：

比较方式仍遵循冒泡排序思想，故而其“主体框架”不变，“交换逻辑”发生变化。

void bubble_sort(void *base, int num, int width,
	int(__cdecl *compare)(void* e1, void* e2))
{
	int i = 0;
	//比较趟数
	for (i = 0; i < num - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		//相邻两数比较，每次比完少一个数
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
			//函数的新比较逻辑
		}
	}
}

3.交换逻辑

为使bubble_sort函数像qsort函数一样适用于任意类型，就要进行“交换逻辑”的变更。

当元素都是int类型时，只需设置同为int类型的tmp变量交换即可。但面对其他类型时，此方法就不可使用，我们则可进行单一字节的交换。

图解：

当两个整形变量进行交换时，先创建一个字节，然后交换四次即可完成。

修改后：

//由于前一步已经进行char*的强制类型转换，所以直接用char*类型接收
void swap(char* buf1, char* buf2, int width)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < width; i++)
	{
		char tmp = *buf1;
		*buf1 = *buf2;
		*buf2 = tmp;
		buf1++;
		buf2++;
	}
}
 
void bubble_sort(void *base, int num, int width,
	int(*compare)(void* e1, void* e2))
{
	int i = 0;
	//比较趟数
	for (i = 0; i < num - 1; i++)
	{
		int j = 0;
		//相邻两数比较，每次比完少一个数
		for (j = 0; j < num - 1 - i; j++)
		{
			//函数的新比较逻辑
			//先对base强制类型转换为char*类型
			//然后可依照不同类型元素加不同的width进行“不同类型的相邻元素”比较
			if (compare((char*)base+j*width,(char*)base+(j+1)*width)>0)
			{
				//创建swap函数进行“单一字节交换”
				swap((char*)base + j*width, (char*)base + (j + 1)*width, width);
			}
		}
	}
}

图解swap函数：

实现效果：

以上为用冒泡排序实现qsort函数的详解。

7.代码仓库 

https://gitee.com/jimmywang16/learn_1.git