【C语言】——指针四:字符指针与函数指针变量

【C语言】——指针四:字符指针与函数指针变量

    • 一、字符指针
    • 二、函数指针变量
      • 2.1、 函数指针变量的创建
      • 2.2、两段有趣的代码
    • 三、typedef关键字
      • 3.1、typedef的使用
      • 3.2、typedef与define比较
    • 四、函数指针数组

一、字符指针

  在前面的学习中,我们知道有一种指针类型为字符指针: c h a r ∗ char* char。下面我们来介绍它的使用方法。
  
使用方法:

#include<stdio.h>int main()
{char ch = 'w';char* pc = &ch;*pc = 'w';return 0;
}

  
  如果我们想存储字符串,可以用什么方法呢?之前我们一般都是用字符数组,那还有什么办法呢?其实,字符指针也是可以的。
  
使用方法:

#include<stdio.h>int main()
{const char* pstr = "hello world";printf("%s\n", pstr);return 0;
}

  在const char* pstr = "hello world";代码中,可能很多小伙伴以为是把整个字符串"hello world"放进字符指针 p s t r pstr pstr 中,但其实,这里本质是把 " h e l l o "hello "hello w o r l d " world" world"首字符 ‘ h ’ ‘h’ h 的地址放在指针变量 p s t r pstr pstr 中。
  
  至于代码printf("%s\n", pstr);指针 p s t r pstr pstr不需要解引用,因为 p r i n t f printf printf 函数打印字符串本质是接收该字符串首元素地址,从该地址开始往后打印,直到遇到 ‘ \0 ’ 停止,解引用反而是错的。
  
  这里,也要随便提一下,代码printf("hello world"),同样不是把整个字符串 " h e l l o "hello "hello w o r l d " world" world" 传给 p r i n t f printf printf 函数,其本质也是将首字符 ‘ h ’ ‘h’ h 的地址传给 p r i n t f printf printf 。  p r i n t f printf printf 再从给来的地址开始打印,直到遇到 ‘ \0 ’ 停下。
  

在这里插入图片描述

  
  那字符指针与数组指针有什么区别呢?他们最大的区别就是

  • 字符数组里的内容可以修改
  • 字符指针中放的是常量字符串,内容不可修改
      
    因此,我们可以在字符指针 c h a r char char*前加上 c o n s t const const 修饰,以确保他不能被修改。
        
      
    下面,我们来看一道题,进一步感受字符指针与字符数组的区别
int main()
{char str1[] = "hello world";char str2[] = "hello world";const char* str3 = "hello world";const char* str4 = "hello world";if (str1 == str2){printf("str1 and str2 are same\n");}else{printf("str1 and str2 are not same\n");}if (str3 == str4){printf("str3 and str4 are same\n");}else{printf("str3 and str4 are not same\n");}return 0;
}

输出结果:
在这里插入图片描述
  

为什么会这样呢?
  
  这里,其实 s t r 3 str3 str3 s t r 4 str4 str4 指向同一个常量字符串,C/C++会把常量字符串存储到单独的一个内存空间(代码段)。
  
  因为常量字符串无法被修改,没必要存储两份,当多个字符指针指向同一个常量字符串时,他们实际会指向同一块内存
  
  但是用相同的常量字符串去初始化数组就会开辟出不同的内存块
  
  所以 s t r 1 str1 str1 s t r 2 str2 str2 不同, s t r 3 str3 str3 s t r 4 str4 str4 相同。
  
  

二、函数指针变量

2.1、 函数指针变量的创建

  
  什么是函数指针变量呢?
  
  在前面的学习中(【C语言】—— 指针三 : 参透数组传参的本质)我们了解到数组指针变量,他是用来存放数组指针地址的。同理函数指针变量应该是存放函数地址的,未来能通过他来调用函数。
  
  那么问题来了,函数是否有地址呢?
  
我们来做个测试:

#include<stdio.h>void test()
{printf("hello world\n");
}int main()
{printf("test:   %p\n", test);printf("&test:  %p\n", &test);return 0;
}

  
在这里插入图片描述
  
  可以看到,我们确实打印出了函数的地址,可见,函数是有地址的
  
  这里与数组有点相似,不论是直接打印数组名还是 &数组名,都能打印出地址,不同的是数组的数组名表示的是数组首元素的地址,而 &数组名 表示的是整个数组的地址,他们仅仅只是在数值上相等,类型是不一样的。而对于函数来说函数名&函数名 的效果是一模一样的。
  
  现在我们把函数的地址取出来了,那该存放在哪呢?老办法,将地址放在指针变量。对于函数的地址,当然是放在函数指针变量中啦,而函数指针变量的写法其实和数组指针变量非常相似(详情请看【C语言】—— 指针三 : 参透数组传参的本质)。
  
如下:

void test()
{printf("hello world\n");
}void (*pf1)() = &test;
void (pf2)() = test;int Add(int x, int y)
{return x + y;
}
int (*pf3)(int x, int y) = Add;
int (*pf4)(int, int) = &Add;//x 和 y 写上或者省略都是可以的

  
  注:函数指针变量中,参数类型的名字可省略,对于函数指针变量来说,重要的是参数类型返回类型,参数名叫什么并不重要。
  
  
函数指针类型解析:

图

  
  学习函数指针后,我们就可以通过函数指针来调用指针指向的函数啦

#include<stdio.h>int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int main()
{int (*pf)(int, int) = Add;printf("%d\n", Add(1, 2));printf("%d\n", (*pf)(2, 3));printf("%d\n", pf(3, 4));return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

  
  在这里 Add(1, 2);是通过函数名调用;而(*pf)(2, 3);pf(3, 4);都是通过函数指针调用。
  
  两种函数指针的调用效果是一样的,因此对函数指针来说,解引用可以看作是摆设。
  
  

2.2、两段有趣的代码

  
  接下来,我们来看两段有趣的代码:
  

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

我们来慢慢分析
  

  • 先来看 void( * )( )部分,是不是觉得很熟呢?,如果你还看不出来,那这样呢: void( *p )( );现在认出来了吧。没错它是一个指针变量,一个变量去掉变量名是什么?是类型。没错 void( * )( )是一个函数指针类型
      
  • 那一个类型加上小括号是什么?是强制类型转换!所以(void(*)())0即是把 0 强制类型转换成函数指针类型(原来是 i n t int int 类型),如果还不理解,我们可以这样来看(void(*)())0x0012ff40。这样是不是清晰了许多呢?
      
  • 既然将 0 强转成函数指针类型,那即意味着 0 地址处放着一个函数,该函数返回类型是 v o i d void void没有参数
      
  • 接着,对位于该地址的函数进行解引用调用该函数:( * ( void( * )( ) ) 0)( ),
      
  • 因为这个函数没有参数(由类型void(*)()可知),所以后面的小括号(参数列表)不填。
      
  • 整句代码的意思是:调用在地址 0 出的函数,该函数的返回类型是 v o i d void void ,没有参数

  

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

这句代码也让我们一起来分析分析
  

  • 先来看里面的部分signal(int,void(*)(int))很明显,signal函数名,而int和void(*)(int)是函数的参数类型
      
  • 那前面的*是什么意思?解引用吗?其实我们不妨顺着函数的思路往下想,一个函数有了函数名参数类型,还差什么?是返回类型。那这个函数的返回类型是什么?剩下的部分就是返回类型
      
  • 其实,该函数的返回类型被劈开了,我们将它的函数名和参数类型拿走,剩下的就是它的返回类型void(*)(int),如果还不清晰,我们可以写成这样来理解(接下来的写法是错误的,仅仅是为了方便理解,题目写法是正确的)void(*)()signal(int,void(*)(int))
      
  • 所以,这一句代码是一个函数声明,函数名是signal;返回类型是void(*)();参数类型是intvoid(*)()

注:以上两段代码均出自 《C陷阱和缺陷》
  
  

三、typedef关键字

3.1、typedef的使用

  
  typedef 是用来类型重命名的,可以将复杂的类型简单化
  
  比如,如果觉得unsigned int写起来不方便,我们可以写成uint就方便多了,那我们可以这样写

typedef unsigned int uint;
//将unsigned int类型重命名为uint

  
  我们之前简单提到的结构体类型(详情请看【C语言】——详解操作符(下)),觉得每次都要加 s t r u c t struct struct 太麻烦了,那我们可以通过 t y p e d e f typedef typedef 将其重命名。

typedef struct student
{char name[20];int age;
}student;
//将结构体类型struct student重命名为student

  
  那如果是指针类型,可不可以通过 t y p e d e f typedef typedef 来重命名呢?答案是肯定的。比如,将int*重命名成ptr_t,我们可以这样写:

typedef int* ptr_t;

  
  但对于函数指针数组指针稍微有点区别。区别在哪呢?新的类型名的位置不同

  比如我们将数组指针类型int(*)[10]重命名为parr_t,我们可以这么写:

typedef int(*parr_t)[5];

  
  同样,函数指针变量的重命名也是一样的,比如将void(*)(int)重命名为pf_t,可以这样写:

typedef char(*pf_t)(int, int);

  
那么现在,我们就可以用 t y p e d e f typedef typedef 将代码void (*signal(int, void(*)(int)))(int);简化

typedef void(*pfun_t)(int);
pfun_t singal(int, pfun_t);

  

3.2、typedef与define比较

  
  想了解 t y p e d e f typedef typedef d e f i n e define define 的区别,我们先来一组比较:

typedef int* ptr_t;
#define PTR_T int*ptr_t p1, p2;
PTR_T p3, p4;

  
他们有什么区别呢?

  • p1p2都是指针变量
  • p3指针变量p4整形变量

为什么会这样呢?
  
  对于ptr_t,他是通过 t y p e d e f typedef typedef 来修饰的, t y p e d e f typedef typedef 的作用就是重命名,因此pyr_t就是int*,他们是画等号的。
  
  而对于PTR_T,他是通过 d e f i n e define define 修饰的,PTR_T仅仅是替换int*int* p3、p4;中, *给了 p3p3指针变量,而p4只剩int了,是整形变量
  
  

四、函数指针数组

  
  数组是一个存放相同类型数据的存储空间,之前,我们已经学过了指针数组(详情请看【C语言】—— 指针二 : 初识指针(下))

int* arr[10];
//数组的每个元素是int*

  
  那要把一个函数的地址放在数组中,这个数组就叫函数指针数组,那函数指针数组该怎么定义呢?

int(*parr1[3])();
int* parr2[3]();
int(*)()parr3[3];

答案是: p a r r 1 parr1 parr1
  
  parr1先和[]结合,表示一个parr1是一个数组,那数组中的元素类型是什么呢?是int(*)()类型的函数指针

  
  那么函数指针数组有什么用呢?别急,敬请收看下一章:【C语言】——指针五:转移表与回调函数。
  
  
  
  


  好啦,本期关于字符指针和函数指针就介绍到这里啦,希望本期博客能对你有所帮助,同时,如果有错误的地方请多多指正,让我们在C语言的学习路上一起进步!

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