C語言指針基礎(chǔ)知識實例講解
對程序進(jìn)行編譯的時候,系統(tǒng)會把變量分配在內(nèi)存單位中,根據(jù)不同的變量類型,分配不同的字節(jié)大小。比如int整型變量分配4個字節(jié),char字符型變量分配1個字節(jié)等等。被分配在內(nèi)存的變量,可以通過地址去找到,內(nèi)存區(qū)每一個字節(jié)都有一個編號,地址也可以形象的理解成我們生活中的住址,通過住址找到每一個人所在的地方。指針作為一個變量用來存放地址,可以通過指針來改動變量。
上圖就是一個簡單的定義一個一級指針變量和利用指針改變變量數(shù)值的過程。int*表示整型指針,*p表示解引用操作,就是利用指針找到a的地址然后再改變a的值。
地址用%p打印,用十六進(jìn)制表示,在打印時候輸入指針變量p和取地址a得出的結(jié)果是相同的,證明了指針是用來存放地址的。
指針作為一個變量是有大小的,其大小在32位平臺是4個字節(jié),64位平臺上是8個字節(jié),大小與指針的類型無關(guān)。
上圖以32位平臺舉例子,可以看到無論指針是整型、字符型、浮點型也無論一級指針還是二級指針,其在內(nèi)存空間所占的大小都是4個字節(jié)。
指針有多種類別,按照級數(shù)來分便可以分為一級指針,二級指針,三級指針等等
一級指針是最基礎(chǔ)的指針,指向的是創(chuàng)建的變量的地址。就類似于上圖的前三個sizeof后面所寫的。前文講到指針也是一個變量,是用來存放地址的。既然是一個變量,就也要在內(nèi)存開辟空間,開辟了空間就也會產(chǎn)生屬于指針變量自己的地址。二級指針便是用來存放一級指針地址的。以此類推多級指針也是如此。
指針也可以根據(jù)指針指向的變量的數(shù)據(jù)類型來進(jìn)行分類,有整型指針,字符指針,數(shù)組指針,函數(shù)指針等等
整型指針和字符指針
這兩個是比較常見和容易理解的指針,依次用int*和char*表示,他們的區(qū)別在于指向變量類型不同,內(nèi)存也不一樣,在進(jìn)行解引用操作時訪問的字節(jié)大小也因為變量類型的區(qū)別會有所差異。整型指針可以訪問4個字節(jié),而字符指針只能訪問1個字節(jié)。也就是說對整型指針變量解引用,一次可以操作一個整型,而對字符變量解引用一次只能操作一個字符。
較為特殊的char*p="hello"這并不是將整個字符串的地址傳個了p,而是傳了字符穿首元素‘h'的地址,可以通過'h‘的地址來找到整個字符串。此時出現(xiàn)char*p2=“hello”,p2和p代表的是同一處地址,因為hello是常量字符串,沒有必要開辟兩塊不同的空間的來存儲它。這是字符指針的一個特性。
void型指針
void型的指針可以接受任何類型的地址,但是不能對void型指針進(jìn)行解引用操作。解引用操作要有特定的訪問字節(jié)的數(shù)量,比如對整型指針解引用就是訪問4個字節(jié),字符型指針解引用就是訪問1個字節(jié),而void型指針無法確定訪問字節(jié)個數(shù),所以不能進(jìn)行解引用操作。同時void*這種類型的指針也不能進(jìn)行加減整數(shù)的操作,因為無法確定跳過的字節(jié)個數(shù)。
此圖表示了void型指針可以接受任意類型的地址。
數(shù)組指針
這是一種指向數(shù)組的指針,例如int(*p)[10]這就是一個指向數(shù)組的指針,它指向的數(shù)組有10個元素,每個元素都是整型。給*p加上括號是因為p和[10]優(yōu)先結(jié)合,這樣的話就變成了一個數(shù)組而不是指針了。這個數(shù)組叫指針數(shù)組,int*p[10]這樣的寫法意思是一個有10個元素的數(shù)組,每一個元素都是整型指針,這和數(shù)組指針是兩個不同的東西。
指向數(shù)組的指針里面存放的便是數(shù)組的地址,而非數(shù)組某個元素的地址,所以在定義數(shù)組指針時要用 &+數(shù)組名,而不是簡單使用 數(shù)組名。
上圖顯示出&arr和arr的不同,雖然起始地址相同,但arr+1只讓指針向后移動了一個元素的空間,而&arr+1讓指針移動了一個數(shù)組的空間。
函數(shù)指針
函數(shù)指針顧名思義就是指向函數(shù)的指針,每個函數(shù)都有一個入口,這個入口的地址便是函數(shù)指針?biāo)赶虻牡刂贰:瘮?shù)地址的表示方法為 函數(shù)名或 &+函數(shù)名。例如一個函數(shù)叫Add,&Add和Add都是表示這個函數(shù)的地址沒有什么差別。函數(shù)指針的寫法是 函數(shù)的返回類型(*)(函數(shù)的參數(shù)),例如函數(shù)Add,其函數(shù)指針的寫法就是int(*p)(int,int)=Add 。*p要加上括號來保證*和p的優(yōu)先結(jié)合來形成一個指針變量,如果不加括號來優(yōu)先結(jié)合,則會出現(xiàn)int* p(int,int)這樣的寫法,這就變成了函數(shù)的聲明,這個函數(shù)的返回類型是int*,函數(shù)的名字叫p,函數(shù)的參數(shù)是2個整型和原先的函數(shù)指針不是同一個意思。
用函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)時可以不加*這個解引用符號,因為這個符號將不會在程序運行的時候起到作用。
上圖顯示了*這個解引用符號在函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)時候不起作用,以上的寫法都可以用。
根據(jù)函數(shù)指針的相關(guān)知識,可以來看這兩段代碼。
代碼1中間的 void(*)()是一個函數(shù)指針類型,將這個函數(shù)指針類型放在括號中,是強制類型轉(zhuǎn)換的意思也就是把0強制轉(zhuǎn)換成一個函數(shù)指針,強制類型轉(zhuǎn)換這個部分簡單寫出來就是“(函數(shù)指針)0”是將0作為一個函數(shù)的地址,而最外層的括號(*函數(shù)的地址)()這個是解引用操作,也就是通過0這個地址,找到了0地址處所在的函數(shù),并且進(jìn)行調(diào)用。
代碼2 內(nèi)部的(int,void(*)(int))這一段表示的函數(shù)的參數(shù),第一個參數(shù)是一個整型,第二個參數(shù)是一個函數(shù)指針類型,這個函數(shù)指針指向的函數(shù)的返回類型是void,參數(shù)類型是int。而這個函數(shù)的名字就是signal。解決了這個部分的內(nèi)容,剩下的就是void(*)(int),去除里面的signal函數(shù)可以很明顯地看出來這是一個函數(shù)指針。一個函數(shù)由三部分組成,返回類型,函數(shù)名,函數(shù)的參數(shù)。也就是說參數(shù)和函數(shù)名去掉之后,函數(shù)聲明中就只剩下一個返回類型。此時,函數(shù)名和參數(shù)已經(jīng)在前一步分析中得出,剩下的void(*)(int)便就是函數(shù)的返回類型,這個函數(shù)返回類型是也是一個函數(shù)指針。
這兩個代碼來自于書本《C陷阱和缺陷》。
函數(shù)指針和數(shù)組的結(jié)合實例,簡易的計算器,這是函數(shù)指針數(shù)組的應(yīng)用
數(shù)組傳參
數(shù)組在傳參的時候傳的是首元素的地址,數(shù)組名表示首元素的地址。函數(shù)的形參可以用數(shù)組形式表示也可以用指針形式表示。
一維數(shù)組的傳參比較簡單,例如int arr[3]這個數(shù)組,形參可以直接使用int arr[]或者int arr[3]用數(shù)組形式表示形參,形參處的元素個數(shù)可以寫也可以不寫,因為元素個數(shù)在這里不起作用。或者用一級指針表示,int* arr這樣就反映了指針傳參傳的是首元素地址。
二維數(shù)組傳參相對比較復(fù)雜,由數(shù)組的知識可以知道,二維數(shù)組必須有規(guī)定的列數(shù),所以要以數(shù)組形式傳參的時候列數(shù)不能省略。
以指針形式傳參,數(shù)組名仍然是首元素地址的意思,作為一個二維數(shù)組,首元素便是第一行的數(shù)組。比如int arr[3][5]這個二維數(shù)組的首元素是一個含有5個整型元素的數(shù)組,所以在傳參的時候傳的指針也應(yīng)該是指向這個數(shù)組的指針。所以此時形參應(yīng)該表示為int (*arr)[5],這表示一個數(shù)組指針,指向一個含有5個整型元素的數(shù)組,符合正確的傳參規(guī)則。
回調(diào)函數(shù)
回調(diào)函數(shù)是把函數(shù)指針作為參數(shù)傳給另一個函數(shù),當(dāng)這個指針被用來調(diào)用其所指向的函數(shù)時,我們就說這是回調(diào)函數(shù)?;卣{(diào)函數(shù)不是由函數(shù)實現(xiàn)方直接調(diào)用,而是用另外一方或者特定條件下來調(diào)用。
比較常見的例子就是C語言里面的庫函數(shù)快速排序,這里需要自己實現(xiàn)的比較函數(shù),就用到了回調(diào)函數(shù),int_cmp作為函數(shù)的指針充當(dāng)了qsort的參數(shù)。
模擬實現(xiàn)qsort快速排序函數(shù),冒泡排序的推廣
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