【数组指针】

讲完指针数组后，我们就来讲讲它的双胞胎兄弟 —— 【数组指针】

💬首先还是这个问题，数组指针是指针？还是数组？

1、数组指针的定义

• 我们通过指针初阶中所学习的整型指针和字符指针来做一个对比

int a = 10;
char ch = 'x';
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int* pa = &a;     —— 整型指针 - 存放整型地址的指针
char* pc = &ch;     —— 字符指针 - 存放字符地址的指针
int(*parr)[10] = &arr;  —— 数组指针 - 存放数组地址的指针

• 也是一样来分析一下这三个指针

• 对于pa，它是一个整型指针，里面存放的是一个整型的地址
• 对于pc，它是一个字符型指针，里面存放的是一个字符的地址
• 对于parr，它是一个数组指针，里面存放的是一个数组的地址

• 通过这么的对比相信你对【数组指针】有了一初步的概念，它也是一个指针，它所指向的是一个数组的地址

然后就来仔细介绍一下数组指针

• 下面有一个arr数组，数组里面有5个元素，每个元素都是一个int类型。那现在我要将这个数组的地址存起来，那肯定需要一个指针来接收，那既然是一个指针的话我们肯定会想要用*做修饰，不过这还不够，因为接收的是一个数组的地址，所以我们还会想要再加上[10]，而且这个10还不能像我们定义数组的可以省略调用，一定要加上
• 但是像下面这样真的可以吗？或许你应该去了解一下运算符优先级，因为[]的优先级是最高的，所以这个【pa】会首先和[]结合，而不是先和*，那么它就是一个数组，而不是指针了！

int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
int* pa[10] = &arr;

• 若是想要【pa】和这个*先结合的话，在它们的外面加上一个()即可，如下所示👇

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

==这才是一个完整又正确的【数组指针】==

2、&数组名VS数组名

对于数组名是首元素地址这个说法我们已经是耳熟于心了，不过上面看到了一个新的写法&数组名，这和数组名存在着什么关联呢？本模块我们就来探讨一下这个

• 可以看到，在下面我分别打印了三种情形，那可以预测第一种和第二种是一样的，而第三种可能就不一样

int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
printf("%p\n", arr);
printf("%p\n", &arr[0]);
printf("%p\n", &arr);

但是从运行结果可以看到它们都是一样的，这是为什么呢？

• 在数组章节我就有讲到过&数组名值得是取出整个数组的地址，而&arr[0]则是数组首元素的地址。不过从下图可以看，它们的位置是一样的，所以打印出来的地址就是一样的

💬那有同学说：难道它们就完全相同吗，那&数组名还有什么意义呢？

• 但此时我将当前取到的地址再去 + 1的话，会有什么变化呢？

printf("%p\n", arr);
printf("%p\n", arr + 1);
puts("---------------");
printf("%p\n", &arr[0]);
printf("%p\n", &arr[0] + 1);
puts("---------------");
printf("%p\n", &arr);
printf("%p\n", &arr + 1);
puts("---------------");

可以看到，最后一个&数组名和上面两个的结果不同

• 对于arr和&arr[0]都一样，取到的是首元素的地址，这是一个整型数组，首元素是一个int类型的数据，那么其地址就是int*类型，那在【指针初阶部分】我有讲到过一个int*的指针一次可以访问4个字节的大小，那在这数组中每个元素都占4个字节，所以 + 1就会跳过一个元素也就是4个字节
• 对于&arr来说，取出的是整个数组的大小，虽然它的位置和首元素地址是一样的，但是它 + 1跳过的确是整个数组的大小，上面说到过一个数组的地址给到【数组指针】来接收int (*parr)[5] = &arr;，此时去掉它的变量名后这个指针的类型就是int(*)[10]，上面我们也有讲过一个指针一次可以访问的字节取决于它的类型

具体可以看看这张图👇

💬在知晓了这一点后许多同学就明白了这个地址的偏移为何是这样，但是仔细一算好像也不对呀，整个数组所占的字节数不是20吗，这里是14呀？

• 要知道，编译器对于一块地址的表示形式是以十六进制的形式，所以我们计算出的差值应该再转换为十进制才对，那么14转换为十进制后刚好就是20，不清楚规则的同学可以去了解一下十六进制转十进制

3、数组指针的使用【⭐】

讲了这么多后，这个数组指针到底有什么用呢？

1.数组指针在一维数组的使用场景

• 之前我们在使用函数封装一个打印数组时有着下面两种写法，一个就是使用数组做接收，一个则是使用指针做接收。因为外界所传入的都是数组名，数组名就是首元素地址

void print1(int arr[], int n)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < n; ++i)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  printf("\n");
}
void print2(int* arr, int n)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < n; ++i)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  printf("\n");
}
print1(a, sz);
print2(a, sz);

• 那在学习了【数组指针】后，我们还可以把形参写成下面这种样子

void print3(int (*p)[5], int n)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < n; ++i)
  {
    printf("%d ", (*p)[i]); //a[i]
  }
}

• 实参就要以下面这种形式进行传递，那此时形参p接收到的就是整个数组的地址，那么此时*p也就取到了这个一维数组的数组名，那我们平常用数组名来访问数组中的每个元素时，都是用的arr[i]这样的形式，那么用解引用后的数组指针来访问就可以写成(*p)[i]

print3(&a, sz);

💬但这样不是很别扭吗？传进来数组的地址，然后再解引用获取到数组名，还不如直接传递数组名呢🤨

• 是的，一般数组指针我们不会用在一维数组的情况下，但是我们一般直接会用数组名或者指针来接收。但数组指针在二维数组中使用的还是比较的多的

2.数组指针在二维数组的使用场景

• 下面是我们之前在使用函数封装二维数组打印的时候所需要的传参

void print4(int arr[3][5], int row, int col)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < row; i++)
  {
    int j = 0;
    for (j = 0; j < col; j++)
    {
      printf("%d ", arr[i][j]);
    }
    printf("\n");
  }
}
int a[3][5] = { {1,2,3,4,5}, {2,3,4,5,6}, {3,4,5,6,7} };
print4(a, 3, 5);

• 那采用【数组指针】的写法也是像上面这样，但是有同学却疑惑说：传进来的不是一个二维数组吗？

void print5(int (*p)[5], int row, int col)
{
  int i = 0;
  for (i = 0; i < row; i++)
  {
    int j = 0;
    for (j = 0; j < col; j++)
    {
      printf("%d ", *(*(p + i) + j));
    }
    printf("\n");
  }
}

• 这一块的话我就来重点分析一下了：首先你要知道知道对于一维数组而言，它的首元素地址即为数组中第一个元素的地址，那么二维数组的首元素地址相当于什么呢？如果你仔细看过数组章节的话就可以知道为第一行的地址，此时形参p接收到的即为第一行的地址。对于二维数组把每一行看做是一个元素，那么对于这个数组来说三行就有三个元素，那么要如何访问到每一行呢？那就是使用p + i，随着【i】的不断变化就可以取到每一行的地址
• 但是我们要访问的是二维数组中的每一个元素，那取到这一行的地址后还不够，因为我们访问数组中元素时使用的都是数组名，此时*(p + i)也就拿到了当前的这一行的数组名，假设现在要访问第一行，那它的数组名那就是a[0]，或者是*(a + 0)，以此类推后面的几行数组名就是a[1]、a[2]。那数组名我们知道，意味着首元素地址，现在先访问第一行中的每个元素，那么首先拿到的就是【1】的地址，那要访问到后面的每一个元素首先要对地址进行一个偏移，*(p + i) + j就可以拿到每个元素的地址，那此时就简单了，再解引用*(*(p + i) + j)也就取到了当前行中的每个元素，根据数组名和指针的转换规则，即为p[i][j]

来看一下运行结果

在学习了【指针数组】和【数组指针】后，来看一下这四个指针 or 数组？

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

1. 第一个【arr】首先和[]结合，表明它是是一个数组，数组有五个元素，每个元素都是int类型的，说明这是一个一维数组
2. 第二个【parr】首先和[]结合，表明它是一个数组，数组的每个元素都是一个int类型的指针，说明这是一个指针数组
3. 第三个【parr2】首先和*结合，表明它是一个指针，然后往后一看，它指向一个数组，该数组有10个元素，每个元素都是int类型，说明这是一个数组指针
4. 第四个【parr3】首先和[]结合，表明它是一个数组，数组有十个元素，把parr3[10]去掉后就可以看出它的类型，是int(*)[5]，说明数组中存放着的都是数组指针，每个数组指针都指向一个存有5个元素，每个元素都是int类型的数组。最后我们判定其为==数组指针数组==

第四个的图示如下：

【数组传参与指针传参】

相信有很多同学对于数组传参、指针传参都是搞的稀里糊涂的

1、 一维数组传参

代码：

/*一维数组传参*/
void test(int arr[]) //ok?
{}
void test(int arr[10]) //ok?
{}
void test(int* arr) //ok?
{}
int main()
{
  int arr[10] = { 0 };
  test(arr);
}

解析：

• 首先来看一维数组的传参，test传进来一个arr数组名，那第一个利用arr[]接收这是我们最常见的，没有问题✔
• 第二个和第一个类似，只是在[]里加上了一个10，不过我们知道对于一维数组里面的数组大小声明是可以省略的，所以没有关系
• 第三个是采用*arr的方式进行接收，那传递进来的arr为数组名，数组名是首元素地址，那给到一个指针作为接收也没什么问题

代码：

void test2(int* arr[20]) //ok?
{}
void test2(int** arr) //ok?
{}
int main()
{
  int* arr2[20] = { 0 };
  test2(arr2);
}

解析：

• 接下去看到我向test2传递了一个指针数组，那使用* arr[20]合情合理 ✔
• 那么第二个** arr是都可以呢？这点我们可以通过画图来分析，因为arr2是一个指针数组，而且里面存放的每个元素都是int类型的， 那我们传递【指针数组】的数组名过去的话，那其实就是首元素地址，即这个一级指针int*的地址，那么形参部分使用二级指针来接收也是正确的 ✔

总结：

最后总结一下一维数组传参形参可以是哪些内容

1. 形参可以是数组
2. 形参可以是指针
3. 形参可以是一个二级指针，指针数组的地址可以给到二级指针做接收，==因为指针数组里面存放的都是一级指针==

2、 二维数组传参

代码：

/*二维数组传参*/
void test(int arr[3][5])//ok？
{}
void test(int arr[][])//ok？
{}
void test(int arr[][5])//ok？
{}
int main()
{
  int arr[3][5] = { 0 };
  test(arr);
}

解析：

• 接下去我们再来看看二维数组的传参，第一个无需多说。第二个的话形参这种写法是不可以的，因为二维数组必须确定它的列，也就是每行有多少个元素，但是有多少行可以不用知道❌

• 那对于第三个来说就是正确的，虽然省略了第一个[]的数组，但是指明了列的个数，就没有关系 ✔

代码：

void test2(int* arr)//ok？
{}
void test2(int* arr[5])//ok？
{}
void test2(int(*arr)[5])//ok？
{}
void test2(int** arr)//ok？
{}
int main()
{
  int arr[3][5] = { 0 };
  test2(arr);
}

解析：

• 上面的代码是采取形参部分指针进行接收，上面我们有分析到，二维数组的数组名是首行的地址，那可以使用一个一级指针来接收吗？很显然是不可以的❌
• 第二个int* arr[5]可以吗？首先你要分析看它是个什么，我们传递过来的是一个地址，那地址就要使用指针来进行接收，但是可以看到这很明显是一个指针数组，因为arr和[]先结合了，所以也是错误的❌
• 那么第三个呢？通过观察可以判断出它是一个数组指针， 接收一个二维数组第一行的地址，那肯定是不会有问题的 ✔
• 最后是一个二级指针，但是二级指针只能接收一个一级指针的地址，不过我们传递过来的是一个二维数组中某一行的地址，根本牛头不对马嘴❌

总结：

最后总结一下二维数组传参形参可以是哪些内容

1. 直接用二维数组做接收
2. 二维数组的数组名是首行的地址，是一个一维数组的地址，要使用数组指针来接收

3、 一级指针传参

代码：

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]);
  //一级指针p，传给函数
  print(p, sz);
  return 0;
}

解析：

• 接下去我们来看看一级指针的传参，那其实这很明确，在main函数中指针指向arr数组的首元素地址，传递过去后形参部分的p也指向这个地址，那么通过解引用就访问到了数组中的每一个元素

思考：

当一个函数的参数部分为一级指针的时候，函数能接收什么参数？

1. 可以直接是一个变量的地址
2. 可以是一级指针
3. 一维数组的数组名（数组名是首元素地址，数组中的每一个元素都是一个变量）

4、 二级指针传参

代码：

void test(int** ptr)
{
  printf("num = %d\n", **ptr);
}
int main()
{
  int n = 10;
  int* p = &n;
  int** pp = &p;
  test(pp);
  test(&p);
  return 0;
}

解析：

• 接下去我们来看看一级指针的传参，那其实这很明确，在main函数中指针指向arr数组的首元素地址，传递过去后形参部分的p也指向这个地址，那么通过解引用就访问到了数组中的每一个元素

思考：

当一个函数的参数部分为二级指针的时候，函数能接收什么参数？

1. 可以直接是一个一级指针的地址
2. 可以是二级指针
3. 指针数组的数组名（数组名是首元素地址，数组中的每一个元素都是一个一级指针）

四、指针函数与函数指针

【指针函数】

1、定义

指针函数，简单的来说，就是一个返回指针的函数，其本质是一个函数，而该函数的返回值是一个指针

【格式】：返回类型* 函数名(参数表)

• 指针函数还是很好理解的，通过基本的函数来做个对比

int func(int x, int y)

int* func(int x, int y)

• 很清楚地可以看出，【指针函数】就是普通的一个函数，只是它的返回值类型为一个指针罢了

2、示例

下面展示一个指针函数的相关案例

• Open()函数从外界接收一个值，用于在函数内部开辟出一块大小为n的空间，然后return返回，返回类型为int*，此时外界使用int*来进行接收，就获取到了函数内部开辟出这个数组的首元素地址，然后通过循环为数组中n个元素初始化
• 这里无需担心在函数内部开辟的这块空间的地址，因为它存放在堆上，而不是在栈上，所以不会随着函数栈帧的销毁而消亡，所以这里在举例的时候我专门去堆上面申请空间然后返回，若是返回函数中局部变量的地址，就会有很大的风险！

int* Open(int n)
{
  int* a = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
  if (NULL == a)
  {
    perror("fail malloc");
    exit(-1);
  }
  return a;
}
int main(void)
{
  int n = 10;
  int* arr = Open(n);
  memset(arr, 0, sizeof(int) * n);
  for (int i = 0; i < n; ++i)
  {
    *(arr + i) = i + 1;
  }
  printf("Initialized Successfully\n");
  return 0;
}

通过运行结果可以看出确实可以起到初始化数组的效果

【函数指针】

讲完指针函数，我们也来说说它的双胞胎兄弟 —— 函数指针

1、概念理清

经过上面所讲的字符指针、数组指针，相信你马上就能类比出函数指针：没错，它就是一个指针，所指向的就是一个函数

• 在【数组指针】中我有讲到过数组名和&数组名的区别，虽然它们都指向数组的首元素地址，但是在它们往后偏移时，访问的字节数却不同；既然一个数组可以取出它的地址，那么函数是否可以取出它的地址呢？一起来看看

• 从打印结果可以看出无论是函数名还是&函数名，它们的地址都是相同的，这是为什么呢？这就是语法规定的，一个函数名取不取地址都是这个函数的地址，因为对于函数来说也没有什么首函数的地址，是吧

对于数组的地址，我们可以用数组指针保存起来，那函数可以吗？当然可以，使用到的就是【函数指针】

• 那我现在想问，下面那种形式可以将函数的地址存放起来呢

//下面pfun1和pfun2哪个有能力存放test函数的地址？
void (*pfun1)();
void *pfun2();

💡答案揭晓，就是第二个，解析如下

• 回忆我们数组指针的写法，为了不让指针变量和[]先结合，所以在*和指针变量外加了一()，其实对于函数指针也是一样的， 若是不加这个括号的话，就会变成* pf()，pf就会优先和后面的()结合，那么这会被编译器当成是一个函数的声明
• 加上括号后，(*pf)就会是一个指针，向外一看有个()，说明它指向一个函数，这个函数的参数就是Add形参部分两个参数的类型
• 最后是它的返回类型，也就是这个函数的返回类型int

所以Add函数的函数指针应该写成下面这种形式

int (*pf)(int, int) = &Add;

2、如何调用函数指针？

清楚了函数该如何去声明后，那既然有了这个指针，而且它指向一个函数，是否可以通过这个指针去调用这个函数呢？

• 调用函数肯定得传参，那我们为刚才声明的形参部分传入两个参数试试，然后再拿返回值接收一下
• 可以看到确实可以调用Add函数进行求和计算

• 不过这个编译器到底是怎么根据这个函数指针来判断去调用的Add函数，我们来对比一下

int ret = (*pf)(3, 4);
printf("ret = %d\n", ret);
int ret2 = Add(1, 2);
printf("ret = %d\n", ret2);

通过调试来观察可以发现，编译器很智能，确实是通过函数指针的指向去找到函数的地址

也可以通过汇编来看，很清晰地看出它们都去call了这个函数的地址

• 上面说到无论是函数名还是&函数名，它们所取到的地址都是一样的，所以我们可以将函数指针的声明写成下面这种形式，读者可以自己去试一下，效果也是一样的

int (*pf)(int, int) = Add;

• 那观察上面这样的声明形式，把指针变量单独抽离出来其实就是把Add赋给了pf，然后调用的时候在前面加上一个*作为解引用，取到这个函数，那其实Add和pf就是一样的，所以我们可以像pf(1, 2)这样去调用函数，具体如下

//int ret = (*pf)(3, 4);
int ret = pf(3, 4);
int ret2 = Add(1, 2);

通过运行可以发现效果也是一样的，所以前面的*其实是可以省略的，甚至你多加几个像(****pf)(3, 4)都是可以的