深入解剖指针篇（2）

目录

指针的使用

strlen的模拟实现

传值调用和传址调用

数组名的理解

使用指针访问数组 

一维数组传参的本质

冒泡排序

个人主页（找往期文章）：我要学编程(ಥ_ಥ)-CSDN博客

 

指针的使用

strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串长度，统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。

函数原型：

知道了上面这些，我们就直接开是写代码 。

#include <stdio.h>
int my_strlen(const char* p)
{int count = 0;while (*p != '\0'){count++;p++;}return count;
}
int main()
{char arr[] = "abcdef";int len = my_strlen(arr);printf("%d\n", len);return 0;
}

如果要真正相同的话，这个函数的返回类型也应该改一改。

#include <stdio.h>
size_t my_strlen(const char* p)
{size_t count = 0;while (*p != '\0'){count++;p++;}return count;
}
int main()
{char arr[] = "abcdef";size_t len = my_strlen(arr);printf("%zd\n", len);return 0;
}

因为函数返回类型改了，那么那个返回的值（count）的类型也应该变，接收的，打印的都要变。 

传值调用和传址调用

 学习指针的目的是使用指针解决问题，那什么问题，非指针不可呢？

例如：写一个函数，交换两个整型变量的值

#include <stdio.h>
void swap(int a, int b)
{int tmp = 0;tmp = a;a = b;b = tmp;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d%d", &a, &b);printf("交换前：a=%d,b=%d\n", a, b);swap(a, b);printf("交换后：a=%d,b=%d\n", a, b);return 0;
}

我们去运行这个代码会发现，交换前后a与b的值根本就没有发生变化。

这到底是什么原因导致的呢？我们可以尝试调试一下（因为这里我形参和实参都是设置a和b，不好观察，我就把形参改成x和y了）： 

通过上面两幅图，我们可以看到x与y的值，虽然交换了，但是却没有影响到a与b。我们在通过指针来深入观察：

我们可以看到a,b与x,y的地址不是一样的，相当于x和y是独立的空间，那么在swap函数内部交换x和y的值， 自然不会影响a和b，当swap函数调用结束后回到main函数，a和b的没法交换。swap函数在使用的时候，是把变量本身直接传递给了函数，这种调用函数的方式我们之前在函数的时候就知道了，这种叫传值调用。

结论：实参传递给形参的时候，形参会单独创建一份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实 参。 所以swap函数是无效的。

通过前面指针的学习，我们知道可以通过指针来寻找到它所指向的对象，并且可以修改这个对象的值。在main函数中将a和b的地址传递给swap函数，swap 函数里边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。

#include <stdio.h>
void swap(int* x, int* y)
{int tmp = 0;tmp = *x;*x = *y;*y = tmp;
}
int main()
{int a = 0;int b = 0;scanf("%d%d", &a, &b);printf("交换前：a=%d,b=%d\n", a, b);swap(&a, &b);printf("交换后：a=%d,b=%d\n", a, b);return 0;
}

上面代码是将a与b的地址传给了函数swap，这种叫做传址调用。

传址调用，可以让函数和主调函数之间建立真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量；所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调用。 

数组名的理解

在使用指针访问数组的内容时，有这样的代码：

上面两种写法都是对的，用代码验证一下。

&arr[0]的写法：

#include <stdiio.h>
void Print(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}
}
int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);Print(&arr[0], sz);return 0;
}

arr的写法：

#inlcude <stdio.h>
void Print(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}
}
int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);Print(arr, sz);return 0;
}

我们可以看到这两个代码的结果是一模一样的。就说明&arr[0]与arr是一样的。换句话说，数组名就是数组首元素的地址。但是有两种情况是例外：

• 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。

我们可以通过打印的结果知道： 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。

这些是十六进制，通过计算可以得知：&arr[0]和&arr[0]+1相差4个字节，是因为&arr[0] 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。

但是在用代码证明时，有的小伙伴，可能会写成下面的代码，从而无法证明。

之所以会这样，是因为这个&arr，是指整个数组，而这个p1是一个指针变量，只能存放一个地址，不能将整个地址给存放。如果强行这样做，就导致整个p1，只是存了第一个元素的地址。达不到我们的预期。

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。

练习：用指针实现数组的输入和输出。

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 0 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int* p = arr;int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){scanf("%d", p + i);}for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}
}

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？ 

所以本质上p[i] 是等价于 *(p+i)。我们可以理解为[ ] == * 。

一维数组传参的本质

数组是可以传递给函数的，我们讨论一下数组传参的本质。 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，那我们可以把数组传给一个函数后，函数内部求数组的元素个数吗？

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，上面验证了：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) 计算的是一个指针的大小（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。 而这个sz2的值是和32位平台还是64位有关。因为指针变量的大小在32位平台下是4个字节，64位是8个字节。

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。

冒泡排序

冒泡排序的核心思想就是：两两相邻的元素进行比较。

冒泡排序是一种算法，用来解决数组内部元素有序的问题。比如：有一个数组，内部元素杂乱无章，但是我们要的是一个降序的数组。这时就可以采用冒泡排序的方法。具体怎么实现呢？我就用画图的方式给大家展现出来。

到这里这个代码也就可以写出来了。

#include <stdio.h>
void bubble_sort(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++)//趟数{int j = 0;for (j = 0; j < sz - 1; j++)//每一趟{if (*(p + j) < *(p + j + 1)){int tmp = *(p + j);*(p + j) = *(p + j + 1);*(p + j + 1) = tmp;}}}
}
void Print(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}
}
int main()
{int arr[10] = { 0 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);Init(arr, sz);bubble_sort(arr, sz);//改成降序Print(arr, sz);return 0;
}

但是如果我们再仔细分析的话，就会发现在每一趟的元素比较中，需要比较的元素个数是随着趟数的增加，变得越来越少。举例：第一趟要比较10个数，得出一个数是最小的之后，第二趟来比较时，就不需要和那个第一趟比较出的数再来比较了。因为第一趟比较出的数之所以最小，是因为它在这是个元素中是最小的，那么第二趟比较出的那个最小数，一定比那个第一趟比较出的那个数要大才行。以此类推，第二趟比较9个数就是j到7就可以了（j+1等于8，第九个数的下标是8），第三趟比较8个数就是j到6就可以了。那么最终的规律就是j<sz-1-i。

改进的代码：

#include <stdio.h>
void bubble_sort(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++)//趟数{int j = 0;for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//每一趟{if (*(p + j) < *(p + j + 1)){int tmp = *(p + j);*(p + j) = *(p + j + 1);*(p + j + 1) = tmp;}}}
}
void Print(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}
}
int main()
{int arr[10] = { 0 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);Init(arr, sz);bubble_sort(arr, sz);//改成降序Print(arr, sz);return 0;
}

其实到这里了，这个代码还能够优化一点：如果我们的数组里，就只有一个元素不是有序的，其余的都是有顺序的，因此我们只需要比较一次就可以了。

如果这个数组是9 8 7 6 5 4 3 2 1 10，这个想要变成降序，就需要走9趟了。因为第一趟就只能把1和10换位置。还剩下其它的数要换，就只能走9趟 

那么怎么判断这个数组比较过后是有序还是无序呢？

法一：可以定义一个flag变量，初始化为1。如果这个有序了，啥也不干，那么就令它为0；否则就是1。每走完一趟之后就可以根据flag的值，判断是否有序。如果是0，就说明这个数组有序，跳出循环。

#include <stdio.h>
//void init(int* p, int sz)
//{
//	int i = 0;
//	for (i = 0; i < sz; i++)
//	{
//		scanf("%d", (p + i));
//	}
//}
void bubble_sort(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++)//趟数{int flag = 1;//注意这个定义的位置。int j = 0;for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//每一趟{if (*(p + j) < *(p + j + 1)){int tmp = *(p + j);*(p + j) = *(p + j + 1);*(p + j + 1) = tmp;flag = 0;//一旦进入就变为0。}	}if (flag == 1)//等于1，代表if一次也没有执行。{break;}}
}
void print(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}
}
int main()
{int arr[10] = { 9,10,8,7,6,5,4,3,2,1 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//init(arr, sz);bubble_sort(arr, sz);//改成降序print(arr, sz);return 0;
}

法二：可以定义一个变量count，如果这个一趟里面每没有执行一次，count就++。一趟走完之后，如果count==sz-1-i，那么说明这个数组已经有序，就跳出循环。

#include <stdio.h>
//void Init(int* p, int sz)
//{
//	int i = 0;
//	for (i = 0; i < sz; i++)
//	{
//		scanf("%d", (p + i));
//	}
//}
void bubble_sort(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++)//趟数{int j = 0;int count = 0;//注意这个定义的位置，如果定义在趟数的外面，这个count就会累加for (j = 0; j < sz - 1 - i; j++)//每一趟{if (*(p + j) < *(p + j + 1)){int tmp = *(p + j);*(p + j) = *(p + j + 1);*(p + j + 1) = tmp;}else{count++;}}if (count == sz - 1 - i)如果count等于这个，就说明if一次也没有执行{break;}}
}
void Print(int* p, int sz)
{int i = 0;for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p + i));}
}
int main()
{int arr[10] = { 9,10,8,7,6,5,4,3,2,1 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//Init(arr, sz);bubble_sort(arr, sz);//改成降序Print(arr, sz);return 0;
}

上面有些代码被注释，是为了更好的调试观察。当然大家可以把那些注释去掉。 

上面两种优化可以通过调试来观察是否优化成功（VS的调试方法在我往期的文章里，可以去主页里找） 。

 感觉四篇文章可能写不完指针的所有内容。

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