指针学习2

主要是指针数组、数组指针、函数指针的学习，以及二重指针、二维数组的学习。

一、指针数组与数组指针

1、概念

  • 指针数组的实质是一个数组，这个数组中存储的内容全部是指针变量。
  • 数组指针的实质是一个指针，这个指针指向的是一个数组。

2、分析指针数组与数组指针的表达式：int *p[5];  int (*p)[5];  int *(p[5]);

（1）一般规律：int *p;(p是一个指针)； int p[5];(p是一个数组)；

（2）定义符号时，首先要搞清楚定义的符号是谁（第一步：找核心），接着看谁跟核心结合（第二步：找结合），然后继续向外扩展。

  • 如果核心和*结合，表示核心是指针；如果核心和[]结合，表示核心是数组；如果核心和()结合，表示核心是函数。

（3）分析

  • 第一个：int *p[5]; 核心是p，p是一个数组，数组有5个元素大，数组中的元素都是指针，指针指向的元素类型是int类型的；整个符号是一个指针数组。
  • 第二个，int (*p)[5];核心是p，p是一个指针，指针指向一个数组，数组有5个元素，数组中存的元素是int类型； 总结一下整个符号的意义就是数组指针。
  • 第三个，int *(p[5]); 解析方法和结论和第一个相同，()在这里是可有可无的。

二、函数指针与typedef

1、函数指针的实质

  • 函数指针的实质还是指针，还是指针变量。本身占4字节（在32位系统中，所有的指针都是4字节）。函数指针、数组指针、普通指针之间并没有本质区别，区别在于指针指向的东西是个什么玩意。
  • 函数的实质是一段代码，这一段代码在内存中是连续分布的（一个函数的大括号括起来的所有语句将来编译出来生成的可执行程序是连续的），所以对于函数来说很关键的就是函数中的第一句代码的地址，这个地址就是所谓的函数地址，在C语言中用函数名这个符号来表示。
  • 函数指针其实就是一个普通变量，这个普通变量的类型是函数指针变量类型，它的值就是某个函数的地址（也就是它的函数名这个符号在编译器中对应的值）。

2、函数指针的书写和分析方法

  • C语言本身是强类型语言（每一个变量都有自己的变量类型），编译器可以帮我们做严格的类型检查。
  • 假设函数是：void func(void); 对应的函数指针：void (*p)(void); 类型是：void (*)(void);
  • 譬如函数是strcpy函数（char *strcpy(char *dest, const char *src);），对应的函数指针是：char *(*pFunc)(char *dest, const char *src);
  • 函数名做右值时加不加&效果和意义都是一样的。

3、typedef关键字的用法

  • typedef是C语言中一个关键字，作用是用来定义（或者叫重命名类型）；
  • C语言中的类型一共有2种：一种是编译器定义的原生类型（基础数据类型，如int、double之类的）；第二种是用户自定义类型，是程序员自己定义的（譬如数组类型、结构体类型、函数类型·····）。
  • 数组指针、指针数组、函数指针等都属于用户自定义类型。
  • 有时候自定义类型太长了，用起来不方便，所以用typedef给它重命名一个短点的名字。
  • 注意typedef是给类型重命名，也就是说typedef加工出来的都是类型，而不是变量。

三、函数指针实战

1、用函数指针调用执行函数

  • linux中命令行默认是行缓冲的。
  • 即程序printf输出的时候，linux不会一个字一个字的输出内容，而是将其缓冲起来放在缓冲区等一行准备完了再一次性把一行全部输出出来（为了效率）。
  • linux判断一行有没有完的依据就是换行符'\n'（windows中换行符是\r\n, linux中是\n，iOS中是\r）。
  • 也就是说你printf再多，只要没有遇到\n（或者程序终止，或者缓冲区满）都不会输出而会不断缓冲，这时候你是看不到内容输出的。
  • 因此，在每个printf打印语句（尤其是用来做调试的printf语句）后面一定要加\n，否则可能导致误判。
  • 用户在输入内容时结尾都会以\n结尾，但是程序中scanf的时候都不会去接收最后的\n，导致这个回车符还存留在标准输入中。下次再scanf时就会先被拿出来，这就导致你真正想拿的那个数反而没机会拿，导致错误。

2、结构体内嵌函数指针实现分层

（1）程序为什么要分层？

  • 因为复杂程序东西太多一个人搞不定，需要更多人协同工作，于是乎就要分工。要分工先分层，分层之后各个层次由不同的人完成，然后再彼此调用组合共同工作。

（2）总结

  • 分层写代码的思路是：有多个层次结合来完成任务，每个层次专注各自不同的领域和任务；不同层次之间用头文件来交互。
  • 分层之后上层为下层提供服务，上层写的代码是为了在下层中被调用。
  • 上层注重业务逻辑，与我们最终的目标相直接关联，而没有具体干活的函数。
  • 下层注重实际干活的函数，注重为上层填充变量，并且将变量传递给上层中的函数（其实就是调用上层提供的接口函数）来完成任务。

四、再论typedef

1、C语言的2种数据类型

  • 内建类型ADT、用户自定义类型UDT

2、typedef定义类型而不是变量

  • 类型是一个数据模板，变量是一个实在的数据。类型是不占内存的，而变量是占内存的。
  • 面向对象的语言中：类型就是类class，变量就是对象。

3、typedef与#define宏的区别

  • typedef char *pChar;
  • #define pChar char *

4、typedef与结构体

typedef struct teacher
{char name[20];int age;int mager;
}teacher, *pTeacher;

5、typedef与const

（1）typedef int *PINT; const PINT p2; 相当于是int *const p2;

（2）typedef int *PINT; PINT const p2; 相当于是int *const p2;

（3）如果确实想得到const int *p;这种效果，只能typedef const int *CPINT; CPINT p1;

6、使用typedef的重要意义

（1）简化类型的描述

  • char *(*)(char *, char *); typedef char *(*pFunc)(char *, char *);

（2）创造与平台无关的类型。

  • 很多编程体系下，人们倾向于不使用int、double等C语言内建类型，因为这些类型本身和平台是相关的（譬如int在16位机器上是16位的，在32位机器上就是32位的）。为了解决这个问题，很多程序使用自定义的中间类型来做缓冲。譬如linux内核中大量使用了这种技术。
  • 内核中先定义：typedef int size_t; 然后在特定的编码需要下用size_t来替代int（譬如可能还有typedef int len_t）。
  • 比如STM32的库中全部使用了自定义类型，譬如typedef volatile unsigned int vu32;

五、二重指针

1、二重指针与普通一重指针的区别

  • 二重指针和一重指针的本质都是指针变量，指针变量的本质就是变量。一重指针变量和二重指针变量本身都占4字节内存空间，

2、二重指针的本质

（1）二重指针本质上也是指针变量，和普通指针的差别就是它指向的变量类型必须是个一重指针。

  • 二重指针其实也是一种数据类型，编译器在编译时会根据二重指针的数据类型来做静态类型检查，一旦发现运算时数据类型不匹配编译器就会报错。

（2）为什么C语言需要发明二重指针？

  • 之所以要发明二重指针（函数指针、数组指针），就是为了让编译器了解这个指针被定义时定义它的程序员希望这个指针被用来指向什么东西（定义指针时用数据类型来标记，譬如int *p，就表示p要指向int型数据），编译器知道指针类型之后可以帮我们做静态类型检查。编译器的这种静态类型检查可以辅助程序员发现一些隐含性的编程错误，这是C语言给程序员提供的一种编译时的查错机制。

3、二重指针的用法

（1）二重指针指向一重指针的地址；

（2）二重指针指向指针数组；

（3）实践编程中二重指针用的比较少，大部分时候就是和指针数组纠结起来用的。

（4）实践编程中有时在函数传参时，为了通过函数内部改变外部的一个指针变量，会传这个指针变量的地址（也就是二重指针）进去

4、二重指针与数组指针

  • 二重指针、数组指针、结构体指针、一重指针、普通变量的本质都是相同的，都是变量。
  • 所有的指针变量本质都是相同的，都是4个字节，都是用来指向别的东西的，不同类型的指针变量只是可以指向的（编译器允许你指向的）变量类型不同。
  • 二重指针就是（指针数组）指针

六、二维数组

1、二维数组的内存映像

  • 一维数组在内存中是连续分布的多个内存单元组成的，而二维数组在内存中也是连续分布的多个内存单元组成的。
  • 从内存角度来看，一维数组和二维数组没有本质差别。
  • 二维数组和一维数组在内存使用效率、访问效率上是完全一样的（或者说差异是忽略不计的）。
  • 在某种情况下用二维数组而不用一维数组，原因在于二维数组好理解、代码好写、利于组织。

2、哪个是第一（二）维？

  • 二维数组int a[2][5]中，2是第一维，5是第二维。
  • 首先第一维是最外面一层的数组，所以int a[2][5]这个数组有2个元素；其中每一个元素又是一个含有5个元素的一维数组（这个数组就是第二维）。
  • 二维数组的第一维是最外部的那一层，第一维本身是个数组，这个数组中存储的元素也是个一维数组；二维数组的第二维是里面的那一层，第二维本身是个一维数组，数组中存的元素是普通元素，第二维（这个一维数组）本身作为元素存储在第一维的数组中。

3、二维数组的下标式访问和指针式访问

  • 二维数组的两种访问方式：以int a[2][5]为例，(合适类型的)p = a;  则a[0][0]等同于*(*(p+0)+0); a[i][j]等同于 *(*(p+i)+j)

七、二维数组的运算和指针

1、指针指向二维数组的数组名

（1）二维数组的数组名表示二维数组的第一维数组中首元素（也就是第二维的数组）的首地址；

（2）二维数组的数组名a等同于&a[0]，这个和一维数组的符号含义是相符的。

（3）用数组指针来指向二维数组的数组名是类型匹配的。

2、指针指向二维数组的第一维

（1）用int *p来指向二维数组的第一维a[i]

3、指针指向二维数组的第二维

（1）二维数组的第二维元素其实就是普通变量了（a[1][1]其实就是int类型的7），已经不能用指针类型和它相互赋值了。

（2）除非int *p = &a[i][j];，类似于指针指向二维数组的第一维。

4、二维数组和指针的关键点

  • 数组中各个符号的含义。
  • 数组的指针式访问，尤其是二维数组的指针式访问。

#include <stdio.h>int main(void)
{int a[2][5] = {{1, 2, 3, 4, 5}, {6, 7, 8, 9, 10}};//int a[2][5] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};printf("a[1][3] = %d.\n", a[1][3]);printf("a[1][3] = %d.\n", *(*(a+1)+3));//int *p1 = a;		// 类型不匹配//int **p2 = a;		// 类型不匹配// 指针指向二维数组的数组名int (*p3)[5];		// 数组指针，指针指向一个数组，数组有5个int类型元素p3 = a;				// a是二维数组的数组名，作为右值表示二维数组第一维的数组// 的首元素首地址，等同于&a[0]p3 = &a[0];printf("a[0][3] = %d.\n", *(*(p3+0)+3));printf("a[1][4] = %d.\n", *(*(p3+1)+4));// 指针指向二维数组的第一维//int *p4 = &a[0];		// 不可以int *p4 = a[0];			// a[0]表示二维数组的第一维的第一个元素，相当于是// 第二维的整体数组的数组名。数组名又表示数组首元素// 首地址，因此a[0]等同于&a[0][0];int *p5 = &a[0][0];	printf("a[0][4] = %d.\n", *(p4+4));int *p6 = a[1];printf("a[1][1] = %d.\n", *(p6+1));// 指向二维数组的第二维return 0;
}

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