基于指针的数组与指针数组
前言
指针的数组是指数组中的元素都是指针类型，它们指向某种数据类型的变量。
基于指针的数组（Array of Pointers）和指针数组（Pointer to Array）是两种常见的C/C++语言中的数据结构，它们在内存布局和使用方式上有所不同。
基于指针的数组是一个数组，其元素是指针，每个指针可以指向不同地址的数据。这种结构常用于存储指向不同对象的指针，例如字符串或动态分配的内存块。
指针数组则是一个指针，它指向一个数组。这个指针固定指向数组的首地址，通过数组索引可以访问数组中的元素。这种结构常用于操作整个数组，例如作为函数参数传递数组。
两种结构的选择取决于具体的应用场景，需要根据实际需求和数据结构的特点来决定使用哪种方式。
1. 数组名的理解
我们在使用指针访问数组的内容时，有这样的代码：
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int *p = &arr[0];
这里我们使用 &arr[0] 的方式拿到了数组第一个元素的地址，但是其实数组名本来就是地址，而且是数组首元素的地址，我们来做个测试。
#include <stdio.h> int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]); printf("arr = %p\n", arr); return 0; }
输出结果：
我们发现数组名和数组首元素的地址打印出的结果一模一样，数组名就是数组首元素(第一个元素)的地址。
这时候有读者可能会有疑问？数组名如果是数组首元素的地址，那下面的代码怎么理解呢？
#include <stdio.h> int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; printf("%d\n", sizeof(arr)); return 0; }
输出的结果是：40，如果arr是数组首元素的地址，那输出应该的应该是4/8才对。
其实数组名就是数组首元素(第一个元素)的地址是对的，但是有两个例外：
sizeof(数组名)，sizeof中单独放数组名，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节&数组名，这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址（整个数组的地址和数组首元素的地址是有区别的）
除此之外，任何地方使用数组名，数组名都表示首元素的地址。
可以再试一下这个代码：
#include <stdio.h> int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]); printf("arr = %p\n", arr); printf("&arr = %p\n", &arr); return 0; }
三个打印结果一模一样，这时候又纳闷了，那arr和&arr有啥区别呢？
#include <stdio.h> int main() { int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]); printf("&arr[0]+1 = %p\n", &arr[0]+1); printf("arr = %p\n", arr); printf("arr+1 = %p\n", arr+1); printf("&arr = %p\n", &arr); printf("&arr+1 = %p\n", &arr+1); return 0; }
输出结果：
&arr[0] = 0077F820 &arr[0]+1 = 0077F824 arr = 0077F820 arr+1 = 0077F824 &arr = 0077F820 &arr+1 = 0077F848
这里我们发现&arr[0]和&arr[0]+1相差4个字节，arr和arr+1相差4个字节，是因为&arr[0]和arr都是首元素的地址，+1就是跳过一个元素。
但是&arr和&arr+1相差40个字节，这就是因为&arr是数组的地址，+1操作是跳过整个数组的。
到这里大家应该搞清楚数组名的意义了吧。
数组名是数组首元素的地址，但是有2个例外。
2. 使用指针访问数组
有了前面知识的支持，再结合数组的特点，我们就可以很方便的使用指针访问数组了。
#include <stdio.h> int main() { int arr[10] = {0}; //输入 int i = 0; int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); //输入 int* p = arr; for(i=0; i<sz; i++) { scanf("%d", p+i); //scanf("%d", arr+i);//也可以这样写 } //输出 for(i=0; i<sz; i++) { printf("%d ", *(p+i)); } return 0; }
这个代码搞明白后，我们再试一下，如果我们再分析一下，数组名arr是数组首元素的地址，可以赋值给p，其实数组名arr和p在这里是等价的。那我们可以使用arr[i]可以访问数组的元素，那p[i]是否也可以访问数组呢？
#include <stdio.h> int main() { int arr[10] = {0}; //输入 int i = 0; int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); //输入 int* p = arr; for(i=0; i<sz; i++) { scanf("%d", p+i); //scanf("%d", arr+i);//也可以这样写 } //输出 for(i=0; i<sz; i++) { printf("%d ", p[i]);//我们也可以使用i[p] ，编译器会编译成*（i + P) 和* (p + i )同理 } return 0; }
在第18行的地方，将*(p+i)换成p[i]也是能够正常打印的，所以本质上p[i]是等价于*(p+i)。
同理arr[i]应该等价于*(arr+i)，数组元素的访问在编译器处理的时候，也是转换成首元素的地址+偏移量求出元素的地址，然后解引用来访问的。
3. 一维数组传参的本质
数组是可以传递给函数的。
首先从一个问题开始，我们之前都是在函数外部计算数组的元素个数，那我们可以把函数传给一个函数后，函数内部求数组的元素个数吗？
#include <stdio.h> void test(int arr[]) { int sz2 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); printf("sz2 = %d\n", sz2); } int main() { int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int sz1 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); printf("sz1 = %d\n", sz1); test(arr); return 0; }
输出的结果：
我们发现在函数内部是没有正确获得数组的元素个数。
这就要学习数组传参的本质了，上篇文章我讲了：数组名是数组首元素的地址；那么在数组传参的时候，传递的是数组名，也就是说本质上数组传参本质上传递的是数组首元素的地址。
所以函数形参的部分理论上应该使用指针变量来接收首元素的地址。那么在函数内部我们写
sizeof(arr) 计算的是一个地址的大小（单位字节）而不是数组的大小（单位字节）。
正是因为函数的参数部分是本质是指针，所以在函数内部是没办法求的数组元素个数的。
void test(int arr[]) //参数写成数组形式，本质上还是指针 { printf("%d\n", sizeof(arr)); } void test(int* arr) //参数写成指针形式 { printf("%d\n", sizeof(arr)); //计算⼀个指针变量的大小 } int main() { int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; test(arr); return 0; }
总结：一维数组传参，形参的部分可以写成数组的形式，也可以写成指针的形式。
4. 冒泡排序
冒泡排序的核心思想就是：两两相邻的元素进行行比较。
//方法1 void bubble_sort(int arr[], int sz) //参数接收数组元素个数 { int i = 0; for(i=0; i<sz-1; i++) { int j = 0; for(j=0; j<sz-i-1; j++) { if(arr[j] > arr[j+1]) { int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j+1]; arr[j+1] = tmp; } } } } int main() { int arr[] = {3,1,7,5,8,9,0,2,4,6}; int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz); for(i=0; i<sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; } //方法2 - 优化 void bubble_sort(int arr[], int sz) //参数接收数组元素个数 { int i = 0; for(i=0; i<sz-1; i++) { int flag = 1; //假设这一趟已经有序了 int j = 0; for(j=0; j<sz-i-1; j++) { if(arr[j] > arr[j+1]) { flag = 0; //发生交换就说明，无序 int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j+1]; arr[j+1] = tmp; } } if(flag == 1) //这一趟没交换就说明已经有序，后续无序排序了 break; } } int main() { int arr[] = {3,1,7,5,8,9,0,2,4,6}; int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); bubble_sort(arr, sz); for(i=0; i<sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; }
5. 二级指针
指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪里——二级指针
对于二级指针的运算有：
*ppa通过对ppa中的地址进行解引用，这样找到的是pa，*ppa其实访问的就是pa.
int b = 20; *ppa = &b; //等价于 pa = &b;
**ppa 先通过 *ppa 找到 pa ,然后对 pa 进行解引用操作： *pa ，那找到的是 a
**ppa = 30; //等价于*pa = 30; //等价于a = 30;
6. 指针数组
指针数组是指针还是数组
我们类比一下，整型数组，是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组。
那指针数组呢？是存放指针的数组。
指针数组的每个元素都是用来存放地址（指针）的。
如下图：
指针数组的每个元素是地址，又可以指向一块区域。
7. 指针数组模拟二维数组
#include <stdio.h> int main() { int arr1[] = {1,2,3,4,5}; int arr2[] = {2,3,4,5,6}; int arr3[] = {3,4,5,6,7}; //数组名是数组首元素的地址，类型是int*的，就可以存放在parr数组中 int* parr[3] = {arr1, arr2, arr3}; int i = 0; int j = 0; for(i=0; i<3; i++) { for(j=0; j<5; j++) { printf("%d ", parr[i][j]); } printf("\n"); } return 0; }
parr[i]是访问parr数组的元素，parr[i]找到的数组元素指向了整型一维数组，parr[i][j]就是整型一维数组中的元素。
上述的代码模拟出二维数组的效果，实际上并非完全是二维数组，因为每一行并非是连续的。
