有希带你深入理解指针（3）

前言

本篇文章是对指针知识的进一步讲解，如果对部分知识有不了解的地方可以移步前文进行学习！

1.字符指针变量

该内容我们在前面的文章中已提到过，想必大家对它应该不陌生吧！这里我们会对它进行详细的介绍。
一般情况下，我们是这样使用的：

intmain(){char ch ='w';char* pc =&ch;*pc ='w';return0;}

其实还有一种用法，如下：

char* pc ="abcdef";

此时，大家对这种写法可能不太理解，我们用一个例子进行讲解。

char arr[]="abcdef";char* p = arr;

这里我们创建了一个字符数组额，里面放了a b c d e f \0。之后我们将数组名（首元素的地址）放在了p中。arr数组里面的元素在内存中的存放是连续的，并且数组的内容是可以改变的。

现在我们回到要讲解的写法，用下图理解：

该写法是将字符串中首字符的地址赋给p。在上图中，我在每一个元素下添了下标，大家可能会想和数组一样吗？
这里其实是差不多的，我们都可以用下标访问里面的元素。
注意：
char* pc = "abcdef"这种写法是不太严谨的，我们在这里放的是常量字符串，常量字符串是不能被修改的，但是我们现在对pc没有限制，如果我们进行修改，程序会崩溃。如图：

intmain(){char* pc ="abcdef";*pc ='w';return0;}

现在我们需要限制修改，只需在char* pc前面加const就行。

2.数组指针变量

我们可以通过画图理解：

注意这里我们需要存放的是数组指针，即数组的地址。我们前面提到过数组的地址用&arr来表示，而不是arr或&arr[0]，它们表示的是首元素的地址。下面我们用代码进行演示写法（这里我们用整型数组为例）：

intmain(){char ch ='w';char* pc =&ch;int num =10;int* pi =#int arr[10]={0};int(*parr)[10]=&arr;return0;}

这里的parr就是数组指针变量。[10]是不能省略的，指向哪一个数组，数组里面有几个元素，以及元素类型是什么必须表示清楚。

这里我们在拓展不同类型数组指针的写法：

char arr2[10];char(*parr2)[10]=&arr2;int* arr3[23];int*(*arr3)[23]=&arr3;

大家还记得前面一篇文章中我说在后面的文章会介绍&arr的类型是什么吗？现在来了！
我们用例子来理解：

intmain(){int arr[10]={0};int(*p)[10]=&arr;return0;}

这里p是数组指针变量，&arr是数组的地址，等号两边相等的话，说明两边的类型是一样的，那p是什么类型呢？
其实去掉名字就是它的类型，即**int（ * ）[10]，那么&arr的类型就是int（ * ）[10]**。当然我们可以通过下图帮助理解：

此时我们引入一个实例来理解：
我们想用数组指针把整个数组打印出来。这里我们把数组指针设为p。p+1则是跳过整个数组，p是一个数组指针变量，我们进行解引用拿到的是整个数组，通过下图我们可以看到 * p的大小：
代码：

#include<stdio.h>intmain(){int arr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int(*p)[10]=&arr;int sz =sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);for(int i =0; i < sz; i++){printf("%d ",(*p)[i]);}return0;}

运行结果：

但是这样写有些别扭，我们可以换一种写法。

这里我将首元素的地址放在p里面，通过p整个指针逐步向后进行访问。这里我们会发现数组指针在该问题下运用比较僵硬，数组指针的比较适合的应用在下个内容会讲到。

3.二维数组传参的本质

假设我们有一个二维数组，我们设计一个函数打印该二维数组的内容，在传参的时候我们需要将二维数组的行和列传过去，注意形参的行可以省略，列不可以省略。
代码演示：

#include<stdio.h>voidPrint(int arr[][5],int r,int c){int i =0;int j =0;for(i =0; i < r; i++){for(j =0; j < c; j++){printf("%d ", arr[i][j]);}printf("\n");}}intmain(){int arr[3][5]={1,2,3,4,5,2,3,4,5,6,3,4,5,6,7};Print(arr,3,5);return0;}

运行结果：

此时我们很顺畅的写出了代码，那大家有没有想过二维数组传参的本质是什么呢？

在二维数组传参时，实参部分我们写的是数组名，前面我们提到过数组名是数组首元素的地址，既然我们实参传过去的是地址，那么形参就可以用指针变量来接收。

现在我们有个问题需要解决：二维数组的数组名是谁的地址?首元素是谁?

二维数组的元素是一维数组，即二维数组的每一行就是一个元素。那么二维数组的数组名实际上就是第0行的地址。利用上一部分的内容，我们可以把形参部分改为int （ * p）[5]来接收。

4.函数指针变量

函数指针变量是什么呢？
目前我们知道变量可以取地址，数组可以取地址，那函数可以取地址吗？当然是可以的！
我们现在可以试试看，如图（环境： VS2022 Debug X86):

现在我们通过实例发现函数的地址是可以取出来的。之前我们说过，数组名是数组首元素的地址，&数组名是数组的地址。那现在我们可能会想函数名是什么？现在我们开始测试。

通过图片我们发现显示的结果是一样的！可能大家会进行推测，函数名是函数首元素的地址，&函数名是函数的地址。但是并表示这样的，对于函数来说就只有一个地址，那就是函数的地址。即通过&函数名和函数民都可以拿到函数的地址。

现在我们想把函数的地址存起来，那类型应该怎么写呢？这里和数字指针比较类似。

int(*p)(int x,int y)=&Add;

这里的形参是可以省略的，即可以写成（int ， int），但是参数的类型和个数是不可以少的。

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

这里的p就是函数指针变量。这里的 * 不是解引用，int（ * ）（int， int）表示的是函数指针变量类型。这个 * 是给p的，意在提醒它是一个指针变量。

这里我们引入一个例子来帮助大家理解。

int*p,q;

这里的p和q分别是指针和int，所以这里的 * 并不是解引用，只是为了说明p是指针。
但是函数指针变量的作用是什么呢？我们可以利用它调用函数，这里可以多次调用。

#include<stdio.h>intAdd(int x,int y){return x + y;}intmain(){int(*p)(int,int)=&Add;int ret =(*p)(2,3);printf("%d\n", ret);return0;}

但是之前我们在调用函数的时候采用的并不是这种方法，而是如下方法：

int ret =Add(2,3);

我们提到过函数名是函数的地址，在原来的方法中，我们直接使用了函数名。而今天我们提到的方法中，我们采用了函数指针来调用，并且进行了解引用，相当于对函数名进行了解引用。我们可以试试不解引用的效果。

根据结果来看，这里是没有问题的，因为这里的 * 只是起到了提醒的作用，和之前我们讲的数组传参的时候，形参本质上应该是指针，但是我们写成数组比较容易理解。既然这里的 * 只是装饰的作用，写几个效果都是一样的。

现在我们对两个代码进行理解：

(*(void(*)())0)();

这里我们将0作为突破口，void( * )()是函数指针类型，像这样的形式我们之前在强制类型转换中见到过，例如(int)3.14。这里是把int型的0强制类型转换为函数指针，即希望0成为函数的地址。此时0和我们之前说的函数指针变量就没有区别了，前面的 * 是对函数的地址进行解引用，对该函数进行调用，最后的（）就是传参，因为指向的函数没有参数，所以我们的括号里面没有写东西。0这个地址虽然不允许我们用户使用，但是不影响我们分析代码。

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

这里我们将signal作为突破口，它首先是与后面的（）结合，它是一个函数，它有两个参数分别为int和函数指针类型。这里是一个函数声明，因为在函数声明中，我们并不需要写形参的名字 。那现在还剩下函数的返回类型不清楚，去掉我们刚才讲的部分就是返回类型：void ( * ) (int)，此时我们发现返回类型是函数指针。
但是这段代码还是比较复杂，我们先学习一个知识，对它进行简化。

typedef关键字

typdef是用来类型重命名的，可以将复杂的类型，简单化。
例如：

typedefunsignedint unit;intmain(){unsignedint num;
    unit numn2;return0;}

这里我们就不需要写unsigned int 这样比较长的类型，这样写起来就比原理来写的方便。
当然指针类型也可以进行重命名。

typedefint*ptr_t;intmain(){int* p;ptr_t p1;return0;}

这样就行重命名有一个好处：

int* p1, p2;ptr_t p3, p4;

这里p1是int * 类型的，p2是int类型；p3和p4是int * 类型的。此时避免了我们前文中所说的 * 只给p1这种情况。但是可能有人认为没有必要，现在我们对数组指针进行重命名。

typedefint(*parr_t)[10];intmain(){int arr[10];int(*pa)[10]=&arr;parr_t pb =&arr;return0;}

这里的pa是数组指针变量，它的类型是int （ * ）[10]。我们使用typedef进行重命名，再创建同样的类型的变量时，就不用写那么一长串类型了。
同理，对于函数指针我们也可以进行重命名。

intAdd(int x,int y){return x + y;}typedefint(*pf_t)(int,int);intmain(){int(*pf)(int,int)= Add;pf_t pf2 = Add;return0;}

pf是函数指针变量，类型是int（ * ）（int，int）。我们使用typedef进行重命名，创建同样类型的变量pf2。

当然进行重命名之后我们不容易看出变量的类型，但是我们可以对代码进行简化。现在我们回到一开始需要简化的那一个代码。
这里我们对void（ * ）（int）进行重命名。

typedefvoid(*pf_t)(int);intmain(){//void (*signal(int, void(*)(int))) (int);pf_tsignal(int,pf_t);return0;}

这样写之后，这段代码比之前看起来直观。到这里我们的函数指针变量就讲完了！

5.函数指针数组

前面我们学过指针数组，例：

int* arr[5];char*ch[6];

这里有两个数组，里面分别放了整型指针和字符指针。那我们可以把函数指针也放在数组中吗？答案是可以的！

intAdd(int x,int y){return x + y;}intSub(int x,int y){return x - y;}intmain(){int(*pf1)(int,int)= Add;int(*pf2)(int,int)= Add;return0;}

这里我们有两个函数，我们现在把这两个函数的地址存起来之后我们发现，它们的类型是一样的。假设我们这里有更多的函数指针变量，并且它们的类型都是一样，我们就会想到把这类的地址存放到一个数组中。此时我们就需要函数指针数组。创建的方法就是从函数指针的基础上改造。如下：

int(*pfArr[4])(int,int)={ Add,Sub };

注意：这里存放的多个函数的地址类型应该是相同的。

现在我们学习完基本的知识之后，我们来讲函数指针的用途。先用一个不用函数指针数组的例子，之后我们加上函数指针数组。
现在我们要写一个计算器的代码。功能如下：

1. 加法
2. 减法
3. 乘法
4. 除法

我们首先利用do-while循环打印菜单，并在菜单中给出选项，利用switch对各个情况进行处理。while（）里面填input就可以控制计算器走到case 0结束这一过程。针对switch里面的各个情况，我们设计进行提醒。
在各个情况中，我们加入对应的功能。如下：

#include<stdio.h>voidmenu(){printf("**************************\n");printf("****1.add        2.sub****\n");printf("****3.mul        4.div****\n");printf("******     0.exit   ******\n");printf("**************************\n");}intAdd(int x,int y){return x + y;}intSub(int x,int y){return x - y;}intMul(int x,int y){return x * y;}intDiv(int x,int y){return x / y;}intmain(){int input =0;int x =0;int y =0;int ret =0;do{menu();printf("请选择:\n");scanf("%d",&input);switch(input){case1:printf("请输入两个操作数:\n");scanf("%d %d",&x,&y);
            ret =Add(x, y);printf("%d\n", ret);break;case2:printf("请输入两个操作数:\n");scanf("%d %d",&x,&y);
            ret =Sub(x, y);printf("%d\n", ret);break;case3:printf("请输入两个操作数:\n");scanf("%d %d",&x,&y);
            ret =Mul(x, y);printf("%d\n", ret);break;case4:printf("请输入两个操作数:\n");scanf("%d %d",&x,&y);
            ret =Div(x, y);printf("%d\n", ret);break;case0:printf("退出计算器\n");break;default:printf("选择错误，请重新选择\n");break;}}while(input);return0;}

此时代码逻辑上是没有大问题的，可能有些小bug，这里不需要过多注意。假设后期我们需要添加一些功能，我们的菜单肯定需要改，当然也需要添加一些函数，switch也需要进行修改。但是有什么办法可以进行简化呢？注意看这些函数的参数和返回类型一模一样。目前我们利用函数名对函数进行调用，此时我没找到利用函数的地址也可以进行调用。知道这些内容之后我们可以对代码进行改造。

#include<stdio.h>voidmenu(){printf("**************************\n");printf("****1.add        2.sub****\n");printf("****3.mul        4.div****\n");printf("******     0.exit   ******\n");printf("**************************\n");}intAdd(int x,int y){return x + y;}intSub(int x,int y){return x - y;}intMul(int x,int y){return x * y;}intDiv(int x,int y){return x / y;}intmain(){int input =0;int x =0;int y =0;int ret =0;int(*pfArr[5])(int,int)={0,Add,Sub,Mul,Div };do{menu();printf("请选择:\n");scanf("%d",&input);printf("请输入两个操作数：\n");scanf("%d %d",&x,&y);
        ret = pfArr[input](x, y);printf("%d\n", ret);}while(input);return0;}

我们利用了函数指针数组，并在里面添加了5个元素，大家会发现这里我添加了0，它的作用是使函数的下标和选项对应上。这样改动之后我们在switch语句中保留一份就可以了。到这里之后我们的代码基本没有问题了，但是还存在一些小问题，如图：

我们输入9之后，跳出了该选项。我们肯定需要对代码进行优化。我们只需要加上一个if判断一下即可。

#include<stdio.h>voidmenu(){printf("**************************\n");printf("****1.add        2.sub****\n");printf("****3.mul        4.div****\n");printf("******     0.exit   ******\n");printf("**************************\n");}intAdd(int x,int y){return x + y;}intSub(int x,int y){return x - y;}intMul(int x,int y){return x * y;}intDiv(int x,int y){return x / y;}intmain(){int input =0;int x =0;int y =0;int ret =0;int(*pfArr[5])(int,int)={0,Add,Sub,Mul,Div };do{menu();printf("请选择:\n");scanf("%d",&input);if(input >=1&& input <=4){printf("请输入两个操作数：\n");scanf("%d %d",&x,&y);
            ret = pfArr[input](x, y);printf("%d\n", ret);}elseif(input ==0){printf("退出计算器\n");break;}else{printf("选择错误，请重新选择\n");}}while(input);return0;}

之后我们需要其他功能，只需要写出对应的函数，并在函数指针数组里面添加就行。我们此时就把代码简化了许多。这里的函数指针数组类似一个跳板，我们可以通过下标来找到数组中的函数的地址并对其调用，提供了6一种类似跳转的效果。所以我们一般把这种数组称为转移表。

到这里我们本篇内容就结束了，指针的更多内容请看下一篇blog。如果文章内容有误请大佬在评论区斧正！谢谢大家！