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初阶指针
一、指针的概念
- 指针？？是？？
- 指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址
- 平时口语中说的指针，通常指的是指针变量，是用来存放内存地址的变量
所以说:指针就是地址，人们口中的指针变量也是指针。
- 指针变量？？是？？
我们可以通过&(取地址操作符）取出变量的内存与实地址，把地址可以存放到一个变量中，这个变量就是指针变量。
int main() { int c = 520; //将520赋给c int* ch = &c; //将整形c的地址取出来放在ch中 printf("%p", ch); return 0; } - 指针变量的大小？？是？？
指针的大小在32位平台是4个字节，在64位平台是8个字节。
二、指针和指针类型
1. 为什么指针有多种类型？？
- 变量有多种类型，那么指针也会也有多种类型吧？？
是的，不同类型的变量的地址就应该放在对应的指针变量中。
int main() { int a = 0; int* pa = &a; double b = 0; double* pb = &b; char c = 'w'; char* pc = &c; return 0; } 2. 指针±整数的意义是什么？？
- 明明都是地址，为什么要区分是什么类型的呢？？
那是因为不同类型的指针±整数所跳过的字节数不同。
int main() { int a = 0; int* pa = &a; printf("%p %p\n", pa, pa + 1); double b = 0; double* pb = &b; printf("%p %p\n", pb, pb + 1); char c = 'w'; char* pc = &c; printf("%p %p\n", pc, pc + 1); return 0; } 
从上图中我们可以看出：int*类型的指针 + 1 是跳过四个字节double*类型的指针 + 1 是跳过八个字节char*类型的指针 + 1 是跳过一个字节
诶，看着很眼熟？？int 类型变量的大小是 四个字节？double类型变量的大小是八个字节？char类型变量的大小是一个字节？
难道？难道？没错！！！就是你猜想的那样…
指针±整数对应的是指针向前/向后移动的大小（指针指向变量类型大小 * 整数）
3. 指针±指针有什么意义？？
- 指针加整数有意义，那么指针 + - 指针呢？？也有意义吗？？
你猜对了！！一半 ！！指针 + 指针是没有意义的，但是指针 - 指针是有意义的哟！！指针 - 指针的结果是两个指针之间所隔的元素个数，这种操作通常用于计算数组中两个元素之间的距离。
4. 得到了变量的地址有什么用呢？？（指针解引用）
指针的作用就是通过地址取访问指针指向的变量。
指针的类型决定了指针解引用能够访问的字节数。
例如上面的int*类型的指针，解引用能访问四个字节，double*类型的指针可以访问八个字节，char*类型的指针能够访问一个字节
三、野指针
1. 野指针是什么？？
野指针是指指向未知内存位置或者已经释放内存的指针。
2. 什么情况会造成野指针？？
引用未初始化的指针、访问已释放内存、数组边界越界等行为都可能导致野指针。
- 解引用未初始化的指针
int main() { int* pa = NULL; printf("%d", *pa); return 0; } - 数组的越界访问
int main() { char ch[4] = "Love"; for (int i = 0; i <= 4; i++) { printf("%c ", ch[i]); } return 0; } 
- 使用已经释放的指针
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> int main() { //动态申请4个char类型大小的空间 char* ch = (char*)malloc(sizeof(char) * 4); if (ch == NULL) { return 0; } for (int i = 0; i < 4; i++) { ch[i] = 'a' + i; } //申请来的ch释放，内存还给操作系统 //这时候访问ch中的元素就会造成野指针，打印出随机值 free(ch); printf("%c", ch[0]); return 0; } 
3. 如何能够防止野指针的出现？？
- 指针初始化
- 小心指针越界
- 指针指向空间释放，及时置NULL
- 避免返回局部变量的地址
- 指针使用之前检查有效性
四、指针和数组
首先先展示一下指针和数组的例子
int main() { int arr[] = { 5 , 2 , 0 }; int* pa = &arr[0]; printf("%p\n", arr); printf("%p\n", pa); return 0; } 
从上面的结果中我们可以发现：arr是数组名，pa是首元素的地址，而两者却相等。
结论：数组名大多数情况都是首元素地址。
例外：（数组的地址和数组首元素的地址的区别后面会讲）
sizeof(数组名),这里的数组名是数组的地址&(数组名)，这里的数组名也是数组的地址
那么指针(首元素地址)±整数与&数组名[下标]有什么关系呢？？
int main() { int arr[] = { 1 , 3 , 1 , 4 , 5 , 2 , 0 }; int* pa = &arr[0]; for (int i = 0; i < 7; i++) { printf("&arr[%d]: %p <---> pa + %d: %p\n", i, &arr[i], i, pa + i); } return 0; } 
从上面的图中我们可以得出：指针(首元素地址)±整数与&数组名[下标]是相同的。
那么能用下标遍历数组，能用指针(地址)±整数遍历吗？？
int main() { int arr[] = { 1 , 3 , 1 , 4 , 5 , 2 , 0 }; int* pa = &arr[0]; for (int i = 0; i < 7; i++) { printf("arr[%d]: %d <---> *(pa + %d): %d\n", i, arr[i], i, *(pa + i)); } return 0; } 
从上图中可以得知：下标和指针(地址)±整数都能够遍历数组。
我们又知道pa是首元素地址，数组名也是首元素地址，那么数组名±整数能遍历数组吗？？
int main() { int arr[] = { 1 , 3 , 1 , 4 , 5 , 2 , 0 }; int* pa = &arr[0]; for (int i = 0; i < 7; i++) { printf("arr[%d]: %d <---> *(arr + %d): %d\n", i, arr[i], i, *(arr + i)); } return 0; } 
从上图中可以得出：下标和数组名±整数都可以遍历数组。
数组名可以代替首元素地址，那么首元素地址能够代替数组名吗？？
int main() { int arr[] = { 1 , 3 , 1 , 4 , 5 , 2 , 0 }; int* pa = &arr[0]; for (int i = 0; i < 7; i++) { printf("pa[%d]: %d <---> *(pa + %d): %d\n", i, pa[i], i, *(pa + i)); } return 0; } 
从上图中我们可以得出：数组首元素地址可以代替数组名。
结论：（我们可以通过指针直接访问数组）
指针(首元素地址)+-整数与&数组名[下标]是相同的。- 下标和
指针(首元素地址)+-整数都能够遍历数组。 - 下标和
数组名+-整数都可以遍历数组。 - 数组首元素地址可以代替数组名。
arr[i] = *(arr + i) = *(pa + i) = pa[i]
五、二级指针
变量有地址，指针变量也是变量，那么指针变量也有地址吗？？
当然，指针变量也有地址，而存储指针的变量叫做二级指针。
int main() { int arr[] = { 1 , 3 , 1 , 4 , 5 , 2 , 0 }; int* pa = &arr[0]; int** ppa = &pa; printf("ppa : %p\n", ppa); printf(" pa : %p\n", pa); printf("*ppa: %p\n", *ppa); return 0; } 
二级指针存储的是一级指针的地址，而指针解引用可以找到被指针指向的变量，那么这里二级指针解引用也可以找到一级指针。
进阶指针
一、字符指针
对于字符指针我们常见的使用方法是先创建一个字符变量，再创建一个字符指针变量，将字符变量的的地址赋给字符指针变量。
int main() { char c = 'v'; char* ch = &c; printf("%p", ch); return 0; } 另一种使用方法则是创建一个字符指针变量，将字符串的首元素地址赋给他。
注意：这里是将字符串中的首元素地址存在 ch 中，而非字符串的地址。
int main() { char* ch = "chineseperson04"; printf("%p", ch); return 0; } 二、指针数组
1. 指针数组的定义
指针数组是一种存储指针的数组。
int main() { int arr1[] = { 5 , 2 , 1 , 1 , 3 , 1 , 4 }; int arr2[] = { 5 , 2 , 0 , 1 , 3 , 1 , 4 }; int arr3[] = { 9 , 4 , 2 , 0 , 0 , 0 , 0 }; int* arr[] = { arr1 , arr2 , arr3 }; int i = 0; for (i = 0; i < 3; i++) { printf("%p\n", arr[i]); } return 0; } 
2. 指针数组的使用
指针数组是存储一级指针的数组，而一级指针指向的是数组，有没有发现指针数组的使用与二维数组很想，但两者却不能看成一个东西。
int main() { int arr1[] = { 5 , 2 , 1 , 1 , 3 , 1 , 4 }; int arr2[] = { 5 , 2 , 0 , 1 , 3 , 1 , 4 }; int arr3[] = { 9 , 4 , 2 , 0 , 0 , 0 , 0 }; int* arr[] = { arr1 , arr2 , arr3 }; int i = 0; for (i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 7; j++) { printf("%d ", arr[i][j]); } printf("\n"); } return 0; } 
三、数组指针
1. 如何定义数组指针？？
数组指针是用来存放数组地址的指针。
数组指针变量如何定义：（假设这里的指针变量是 p ，数组存放的 int 类型的变量）
首先它是指针那么就不能与[ ]先结合----（*p）
其次它指向的内容是数组 ---- (*p)[ ] ----[ ]中为数组的元素个数
最后它指向数组存储变量的类型为什么 ---- int（*p）[]
int main() { int arr[10] = { 0 , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; int(*p)[10] = &arr; printf("%p", p); return 0; } 2. 数组的地址和数组首元素的地址的区别
区别：（ &arr 与 arr ）
那么取出数组的地址和数组首元素的地址有什么区别呢？？
这里我们用代码测试一下！！
int main() { int arr[10] = { 0 , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; printf("%p\n", &arr); //取出数组的数组 printf("%p\n", arr); //取出数组首元素的地址 printf("%p\n", &arr[0]); //取出数组首元素的地址 return 0; } 
这里取出数组的地址和数组首元素的地址好像没什么区别，那么它们就是一样的吗？？
这里我们进入下一个测试环节，让它们取出来的地址 +1 试试。
int main() { int arr[10] = { 0 , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; printf("%p\n", &arr); //取出数组的数组 printf("%p\n", arr); //取出数组首元素的地址 printf("%p\n", &arr[0]); //取出数组首元素的地址 printf("\n"); printf("%p\n", &arr + 1); printf("%p\n", arr + 1); printf("%p\n", &arr[0] + 1); return 0; } 
诶？这里 +1 得到的地址不同，分析一下。
（1）数组首元素地址+1 ：这里的地址在十六进制的状态下，相比之下地址的大小增加了 4 ，十进制下也是 4 ，数组储存变量是 int 内存大小也是 4 个字节 ，这里我们可以得到数组首元素地址 +1 ，也就是跳过了一个变量大小的字节数。
（2）数组地址+1 ：这里的地址在十六进制的状态下，相比之下地址的大小增加了 28 ，十进制下就是 40 ，数组储存变量是 int 内存大小也是 4 个字节并且数组元素个数是 10 个元素 ，这里我们可以得到数组首元素地址 +1 ，也就是跳过了一个数组大小的字节数。
结论：
- 数组首元素地址
+1，跳过一个变量的大小。 - 数组地址
+1， 跳过一个数组的大小
四、函数指针
1. 函数指针的定义
函数指针是一种指向函数的指针变量，它存储着函数的地址。函数指针的类型由函数的返回值类型和参数类型组成，可以用以下语法定义：
返回值类型(*指针变量名)(变量列表) 这里写一个例子：
int Add(int x, int y) { return x + y; } int main() { int (*pf)(int, int) = &Add; int a = 10, b = 30; int c = 0; c = (*pf)(a, b); printf("%d", c); return 0; } 2. &(函数名) vs（函数名）
int Add(int x, int y) { return x + y; } int main() { int (*pf)(int, int) = &Add; printf("%p\n", &Add); printf("%p\n", Add); return 0; } 
这里我们得到 &(函数名) vs （函数名） 是一样的。
那么这里就可以进行下面的推理：
int Add(int x, int y) { return x + y; } int main() { int (*pf)(int, int) = &Add; int a = 10, b = 30; int add1 = 0 , add2 = 0; int add3 = 0, add4 = 0; //add1 通过函数名掉用函数 add1 = Add(a, b); printf("%d\n", add1); //add2 通过函数指针存储函数的地址，再解引用找到函数，调用函数 add2 = (*pf)(a, b); printf("%d\n", add2); //由于上面得到 (&Add) 与 Add 相同 //那么这里 ( pf 对应 &Add ) 与 ( (*pf) 对应 ADD ) //所以这里可以得到这里的 * 是没有用的，下面的测试也证明了这一点 add3 = pf(a, b); printf("%d\n", add3); add4 = (******pf)(a, b); printf("%d\n", add4); } 
五、函数指针数组
1. 函数指针数组的定义
函数指针数组是一个数组用来存储函数指针的。
如何定义一个函数指针数组：假设数组存储的是 int (*)(int ,int)
首先是一个数组：那么就要先于[]结合 ---- pf[]
然后数组存储的是函数指针：int（*pf[])(int ,int) ----方块中的是元素个数
2. 函数指针数组的使用
这里使用函数指针数组完成一个简易版的计算器。
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; } calculate(int (*pf)(int, int)) { int x = 0, y = 0; printf("请输入两个操作数\n"); scanf("%d%d", &x, &y); printf("%d\n", pf(x, y)); } int main() { int (*pf[4])(int, int) = { add , sub , mul , div }; int option = 0; while (1) { printf("*************************\n"); printf("**** 1:add 2:sub ****\n"); printf("**** 3:mul 4:div ****\n"); printf("*************************\n"); printf("请选择:>"); scanf("%d", &option); switch (option) { case 1: calculate(add); case 2: calculate(sub); case 3: calculate(mul); case 4: calculate(div); default : printf("输入错误，请重新选择\n"); } } return 0; } 六、指向函数指针数组的指针
函数指针数组的指针的定义
如何定义一个函数指针数组的指针：假设数组存储的是 int (*)(int ,int)
首先是一个指针：那么就要先于*结合 ---- (*pf)
然后指针指向的是函数指针数组：(*pf)[]----方块中的是元素个数
最后数组存储的元素类型是：int（*(*pf)[])(int ,int) ----方块中的是元素个数
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; } int main() { int (*pf[4])(int, int) = { add , sub , mul , div }; int (*(*ppf)[4])(int, int) = &pf; return 0; } 七、回调函数
1. 回调函数的定义
回调函数是一种函数，它作为参数传递给另一个函数，并且在其它函数执行完特定操作后被调用。
2. 回调函数的使用
这里使用回调函数实现 qsort() 函数的模拟(原理不同，这里使用冒泡排序的底层原理)
void Bubble_sort(void* base , size_t num , size_t width, int (*Cmp)(const void * p1 , const void* p2)) //这里函数返回值类型需要按需求改 { size_t i = 0; for (i = 0; i < num - 1; i++) { for (size_t j = 0; j < num - i - 1; j++) { if (Cmp((char*)base + j * width , (char*)base + (j + 1) * width) > 0 ) { Swap((char*)base + j * width, (char*)base + (j + 1) * width , width); } } } } 结尾
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