深入理解指针（4）

1. 字符指针变量
2. 数组指针变量
- 2.1 数组指针变量是什么？
- 2.2 数组指针变量怎么初始化
3. ⼆维数组传参的本质
4. 函数指针变量
- 4.1 函数指针变量的创建
- 4.2 函数指针变量的使⽤
- 4.3 两段有趣的代码
- - 4.3.1 typedef 关键字
5. 函数指针数组
6. 转移表

1. 字符指针变量

在指针的类型中我们知道有⼀种指针类型为字符指针 char* ;
⼀般使⽤:

int main()
{char ch = 'w';char *pc = &ch;*pc = 'w';return 0;
}

还有⼀种使⽤⽅式如下：

int main()
{const char* pstr = "hello bit.";//这⾥是把⼀个字符串放到pstr指针变量⾥了吗？printf("%s\n", pstr);return 0;
}

代码 const char* pstr = “hello bit.”; 特别容易让同学以为是把字符串 hello bit 放到字符指针 pstr ⾥了，但是本质是把字符串 hello bit. ⾸字符的地址放到了pstr中。
在这里插入图片描述

上⾯代码的意思是把⼀个常量字符串的⾸字符 h 的地址存放到指针变量 pstr 中。
《剑指offer》中收录了⼀道和字符串相关的笔试题，我们⼀起来学习⼀下：

int main()
{char str1[] = "hello bit.";char str2[] = "hello bit.";const char* str3 = "hello bit.";const char* str4 = "hello bit.";if (str1 == str2)printf("str1 and str2 are same\n");elseprintf("str1 and str2 are not same\n");if (str3 == str4)printf("str3 and str4 are same\n");elseprintf("str3 and str4 are not same\n");return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
这⾥str3和str4指向的是⼀个同⼀个常量字符串。C/C++会把常量字符串存储到单独的⼀个内存区域，当⼏个指针指向同⼀个字符串的时候，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不同的数组的时候就会开辟出不同的内存块。所以str1和str2不同，str3和str4相同。

2. 数组指针变量

2.1 数组指针变量是什么？

之前我们学习了指针数组，指针数组是⼀种数组，数组中存放的是地址（指针）。
数组指针变量是指针变量？还是数组？
答案是：指针变量。
我们已经熟悉：

整形指针变量： int * pint; 存放的是整形变量的地址，能够指向整形数据的指针。
浮点型指针变量： float * pf; 存放浮点型变量的地址，能够指向浮点型数据的指针。
那数组指针变量应该是：存放的应该是数组的地址，能够指向数组的指针变量。
下⾯代码哪个是数组指针变量？

int *p1[10];
int (*p2)[10];

思考一下：p1，p2分别是什么？
数组指针变量

int (*p)[10];

解释：p先和 $\ast$ 结合，说明p是⼀个指针变量，然后指针指向的是⼀个⼤⼩为10个整型的数组。所以p是⼀个指针，指向⼀个数组叫，数组指针。
这⾥要注意：[]的优先级要⾼于 $\ast$ 号的，所以必须加上（）来保证p先和 $\ast$ 结合。

2.2 数组指针变量怎么初始化

数组指针变量是⽤来存放数组地址的，那怎么获得数组的地址呢？就是我们之前学习的 &数组名。

int arr[10] = {0};
&arr;//得到的就是数组的地址

如果要存放个数组的地址，就得存放在数组指针变量中，如下：

int(*p)[10] = &arr;

在这里插入图片描述

我们调试也能看到 &arr 和 p 的类型是完全⼀致的。
数组指针类型解析：

// A code block
int (*p) [10] = &arr;| 	 | 	  || 	 | 	  || 	 | 	  p指向数组的元素个数|   p是数组指针变量名p指向的数组的元素类型

3. ⼆维数组传参的本质

有了数组指针的理解，我们就能够讲⼀下⼆维数组传参的本质了。
过去我们有⼀个⼆维数组的需要传参给⼀个函数的时候，我们是这样写的：

void test(int a[3][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 ", a[i][j]);}printf("\n");}
}int main()
{int arr[3][5] = { {1,2,3,4,5}, {2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7} };test(arr, 3, 5);return 0;
}

这⾥实参是⼆维数组，形参也写成⼆维数组的形式，那还有什么其他的写法吗？
⾸先我们再次理解⼀下⼆维数组，⼆维数组其实可以看做是每个元素是⼀维数组的数组，也就是⼆维数组的每个元素是⼀个⼀维数组。那么⼆维数组的⾸元素就是第⼀⾏，是个⼀维数组。
如下图：
在这里插入图片描述
所以，根据数组名是数组⾸元素的地址这个规则，⼆维数组的数组名表⽰的就是第⼀⾏的地址，是⼀维数组的地址。根据上⾯的例⼦，第⼀⾏的⼀维数组的类型就是 int [5] ，所以第⼀⾏的地址的类型就是数组指针类型 int(*)[5] 。那就意味着⼆维数组传参本质上也是传递了地址，传递的是第⼀行这个⼀维数组的地址，那么形参也是可以写成指针形式的。如下：

void test(int(*p)[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 ", *(*(p + i) + j));}printf("\n");}
}int main()
{int arr[3][5] = { {1,2,3,4,5}, {2,3,4,5,6},{3,4,5,6,7} };test(arr, 3, 5);return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
总结：⼆维数组传参，形参的部分可以写成数组，也可以写成指针形式。

4. 函数指针变量

4.1 函数指针变量的创建

什么是函数指针变量呢？
根据前⾯学习整型指针，数组指针的时候，我们的类⽐关系，我们不难得出结论：函数指针变量应该是⽤来存放函数地址的，未来通过地址能够调⽤函数的。
那么函数是否有地址呢？
我们做个测试：

void test()
{printf("hehe\n");
}
int main()
{printf("test: %p\n", test);printf("&test: %p\n", &test);return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
确实打印出来了地址，所以函数是有地址的，函数名就是函数的地址，当然也可以通过 &函数名的⽅式获得函数的地址。
如果我们要将函数的地址存放起来，就得创建函数指针变量咯，函数指针变量的写法其实和数组指针⾮常类似。
如下：

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

函数指针类型解析：
在这里插入图片描述

4.2 函数指针变量的使⽤

通过函数指针调⽤指针指向的函数。

int Add(int x, int y)
{return x + y;
}
int main()
{int(*pf3)(int, int) = Add;printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));printf("%d\n", pf3(3, 5));return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

4.3 两段有趣的代码

代码1

(*(void (*)())0)();
//0强制类型转换 void (*) () 函数指针类型
//然后再调用

代码2

void (*signal(int , void(*)(int)))(int);
//这是signal的声明
//signal参数有两个,一个是int型，一个是函数指针类型void(*)(int)
//signal的函数指针类型是 void(*)(int)

两段代码均出⾃：《C陷阱和缺陷》这本书

4.3.1 typedef 关键字

typedef 是⽤来类型重命名的，可以将复杂的类型，简单化。
⽐如，你觉得 unsigned int 写起来不⽅便，如果能写成 uint 就⽅便多了，那么我们可以使⽤：

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

如果是指针类型，能否重命名呢？其实也是可以的，⽐如，将 int* 重命名为 ptr_t ,这样写：

typedef int* ptr_t;

但是对于数组指针和函数指针稍微有点区别：
⽐如我们有数组指针类型 int(*)[5] ,需要重命名为 parr_t ，那可以这样写：

typedef int(*parr_t)[5]; //新的类型名必须在*的右边

函数指针类型的重命名也是⼀样的，⽐如，将 void(*)(int) 类型重命名为 pf_t ,就可以这样写：

typedef void(*pfun_t)(int);//新的类型名必须在*的右边

那么要简化代码2，可以这样写:

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

5. 函数指针数组

数组是⼀个存放相同类型数据的存储空间，我们已经学习了指针数组，
⽐如：

int * arr[10];
//数组的每个元素是int*

那要把函数的地址存到⼀个数组中，那这个数组就叫函数指针数组，那函数指针的数组如何定义呢？

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

答案是：parr1
parr1 先和 [] 结合，说明 parr1是数组，数组的内容是什么呢？
是 int (*)() 类型的函数指针。

6. 转移表

函数指针数组的⽤途：转移表
举例：计算器的⼀般实现：

#include <stdio.h>
int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int Sub(int x, int y)
{return x - y;
}int Mul(int x, int y)
{return x * y;
}int Div(int x, int y)
{return x / y;
}void eum()
{printf("*******************************\n");printf("***1. add   2. sub   **********\n");printf("***3. mul   4. div   **********\n");printf("***     0. exit     **********\n");printf("*******************************\n");
}//简易的计算器实现
int main()
{int input = 0;int x = 0;int y = 0;int ret = 0;do{eum();printf("请选择:>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:printf("请输入两个操作数:>");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Add(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 2:printf("请输入两个操作数:>\n");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Sub(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 3:printf("请输入两个操作数:>\n");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Mul(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 4:printf("请输入两个操作数:>\n");scanf("%d %d", &x, &y);ret = Div(x, y);printf("%d\n", ret);break;case 0:printf("退出程序\n");break;default:printf("输入错误请重新输入\n");break;}} while (input);return 0;
}

使⽤函数指针数组的实现：

int Add(int x, int y)
{return x + y;
}int Sub(int x, int y)
{return x - y;
}int Mul(int x, int y)
{return x * y;
}int Div(int x, int y)
{return x / y;
}void eum()
{printf("*******************************\n");printf("***1. add   2. sub   **********\n");printf("***3. mul   4. div   **********\n");printf("***     0. exit     **********\n");printf("*******************************\n");
}
int main()
{int input = 0;int x = 0;int y = 0;int ret = 0;//函数指针数组  -- >   转移表int (* pf[5])(int ,int) = {NULL,Add,Sub,Mul,Div};//int (*) (int, int)函数指针类型do{eum();printf("请选择:>");scanf("%d", &input);if (input >= 1 && input <= 4){printf("请输入两个操作数:>");scanf("%d %d", &x, &y);ret = (*pf[input])(x, y);printf("%d\n", ret);}else if (input == 0){printf("退出程序\n");}else{printf("输入错误，重新输入\n");}} while (input);return 0;
}