深度理解C指针(上):指针数组,数组指针,函数指针,函数指针数组,指向函数指针数组的指针?这些是什么意思分别有什么应用?

简介: 深度理解C指针(上):指针数组,数组指针,函数指针,函数指针数组,指向函数指针数组的指针?这些是什么意思分别有什么应用?

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前言

本篇重点介绍的是标题所示的关于指针的一些概念和应用

指针数组

指针数组就是存放指针的数组
例如下面的三个例子的理解

1.int* arr1[10];
2.char *arr2[4];
3.char **arr3[5];

理解的方法

我们可以理解为,解引用操作符的优先级最低,因此在上述的情况中,arr会首先和[]结合,而结合后就会作为一个数组,而数组中存储的内容就是int/char,于是上面的三条语句的意思分别就是存储整形指针的数组,存储一级字符指针的数组和存储二级字符指针的数组

数组指针

什么是数组指针?

首先明确,数组指针是指针

于是数组指针可以理解为是

有一个指针,它指向的是一个数组

那么怎么来进行表示?
具体来看下面的代码

int *arr1[10];
int (*arr)[10];

那么这两个有什么区别?怎么看待这两个语句?

我们可以理解为*的优先级是低于[ ]的,所以在这样的语句中,arr1如果没有括号就会和[ ]优先结合,代表这是一个数组,里面存储的是int类型的指针,也就是前面所说的指针数组


int (*arr)[10]

而下面带有括号的指针就截然不同了,当arr与*优先结合后,代表的是arr是一个指针,它指向的是一个大小为10的数组,数组中的类型为int,因此,这里的arr是一个指针,它指向的是一个数组

那么如何来理解指针数组的含义?

我们继续回到数组名和&数组名的概念中
有下面这段代码

#include <stdio.h>
int main()
{
   
   
   int arr[10] = {
   
    0 };
   printf("arr = %p\n", arr);
   printf("&arr= %p\n", &arr);
   printf("arr+1 = %p\n", arr+1);
   printf("&arr+1= %p\n", &arr+1);
   return 0;
}

数组名表示的是
首元素的地址,而&数组名表示的其实是数组的地址,这是不同的
具体怎么来理解,如果我们打印的是arr+1的地址,是向后跳了4个字节,指向的是数组中第二个元素的地址,而&arr+1跳过的是整个数组,指向的是整个数组后面的位置

在本例中,&arr的类型其实就是int (*) [10],这是一种数组指针的类型(这只是个基本类型,就如同int,float)

在实际代码中,如果要设置一个变量接收&arr这个地址,我们必须要创建一个数组指针类型来接收,而这个数组指针的类型就是int (*)[10],我们可以写出下面的语句

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

那么数组指针是如何使用的?

数组指针既然指向的是数组,那么数组指针中存放的那就是一个数组的地址
具体使用场景可以看下面的代码:

#include <stdio.h>

void print(int(*p)[5], int row, int col)
{
   
   
    for (int i = 0; i < row; i++)
    {
   
   
        for (int j = 0; j < col; j++)
        {
   
   
            printf("%d ", p[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main()
{
   
   
    int arr[3][5] = {
   
    1,2,3,4,5,6 };
    print(arr, 3, 5);
    return 0;
}

这是一个二维数组传参的问题,我们要打印的是二维数组中的所有内容,因此这里需要传递的是二维数组
那问题来了,一维数组传递的是首元素的地址,那二维数组传递的是?

二维数组传递的是每一行的一维数组的地址

因此这里就用到了数组指针,单纯用一个指针来接收一个数组显然是不合适的,因此我们需要做的是用一个数组指针来接收一维数组

复杂语句分析

我们来看下面这些语句分别是什么意思

int arr[5]; //一个数组,里面有五个元素
int *parr1[10];  //一个指针数组,存放着指针
int (*parr2)[10];  //一个数组指针,指向的是有10个元素的int类型的数组
int (*parr3[10])[5];  //那么这是什么?

关于最后一个语句,我们这样分析
首先,parr3会和[10]进行结合,表示这是一个数组,再和*结合,表示数组里面存放的是指针,而外面的[5]则表示,这个指针数组中存储的指针指向的是数组
图示表示如下:
在这里插入图片描述

函数指针

那么指针不仅可以指向元素,数组,其实也是可以指向函数的,函数也是可以拥有地址的
那么函数的指针如何进行存放?
存放方法如下

void (*pfun1)();

这里的pfun1首先和*结合,表示这是一个函数指针,后面的()中表示的是函数的参数,这里的意思是函数无参数

函数指针的理解

现在有下面两条代码,我们如何理解?

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

关于代码1
首先我们拿出来void(*)()这段代码单独看,表示的意思是这是一个函数指针类型,那么后面再跟上0就代表着是强制类型转换,于是就有了下面这段代码

(void(*)())0

这个意思是,把0转换为一个函数指针,这个函数的返回类型是void,函数无参数
于是代码1的意思就是调用了一次这个函数

关于代码2

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

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

首先看这段,代表的意思是有一个函数的名字是signal,函数的参数一个是int,一个是void(*)(int)这样的一个函数指针,而这个函数指针指向的函数的参数是int,返回类型是void


那么接着看外面的部分可以发现,signal函数的返回类型也是一个函数指针,函数参数是int,返回类型是void

函数指针数组

要把函数的地址存到一个数组中,那这个数组就是函数指针数组,那函数指针数组该如何定义?

int (*parr1[10])();

首先,parr1与[10]结合,说明这是个数组,接着,parr1[10]是int (*)()这种类型的函数指针

转移表

函数指针的用途一般用作转移表
假定我们要写一个计算器的程序

#include <stdio.h>

void menu()
{
   
   
    printf("0.exit 1.add 2.sub 3.mul 4.div\n");
}

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 a, b;
    int ret;
    do
    {
   
   
        menu();
        scanf("%d", &input);
        printf("输入两个数");
        scanf("%d %d", &a, &b);
        switch (input)
        {
   
   
        case 0:
            return 0;
        case 1:
            ret = add(a, b);
            break;
        case 2:
            ret = sub(a, b);
            break;
        case 3:
            ret = mul(a, b);
            break;
        case 4:
            ret = div(a, b);
            break;
        default:
            continue;
        }
        printf("%d\n", ret);
    } while (input);
    return 0;
}

这是传统的计算器的方法,但是很显然相当的繁琐,每一个switch对应一种情况,再接着调用一种函数,那么我们有没有一种方法可以把这些函数进行统一的管理?
答案是有的,这个工具就是转移表

其实运用函数指针数组就是把函数的指针存储在一个数组中,当需要某一个函数的时候就在数组中寻找这个函数的指针,通过指针寻找到对应的函数进行调用,相比起来就显得更加简洁
具体的实现逻辑如下:

#include <stdio.h>

void menu()
{
   
   
    printf("0.exit 1.add 2.sub 3.mul 4.div\n");
}

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 a, b;
    int ret;
    int (*p[5])(int x,int y) = {
   
    0,add,sub,mul,div };//借助函数指针数组把这些函数管理了起来
    do
    {
   
   
        menu();
        scanf("%d", &input);
        printf("输入两个数");
        scanf("%d %d", &a, &b);
        ret = (* p[input])(a, b);
        printf("%d\n", ret);
    } while (input);
    return 0;
}

指向函数指针数组的指针

函数指针数组本质上也是一个数组,那么我们就可以用一个指针去指向这个数组,于是就有了函数指针数组的指针
下面是具体的定义方法

void test(const char* str)
{
   
   
   printf("%s\n", str);
}
int main()
{
   
   
//函数指针pfun
   void (*pfun)(const char*) = test;
//函数指针的数组pfunArr
   void (*pfunArr[5])(const char* str);
   pfunArr[0] = test;
//指向函数指针数组pfunArr的指针ppfunArr
   void (*(*ppfunArr)[5])(const char*) = &pfunArr;
   return 0;
}

希望关于指针的讲解对你有所帮助

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