灵魂指针，教给（二）

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系列专栏 C语言知识

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一、数组名的理解

二、使用指针访问数组

三、一维数组传参本质

四、冒泡排序

五、二级指针

六、指针数组

七、指针数组模拟二维数组

一、数组名的理解

在上一篇博客中，我们在使用指针访问数组时，有这样的代码：

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];

详见：灵魂指针，教给（一）-CSDN博客

这里我们使用了&arr[0]的方式拿到了数组的首元素地址，但是数组名本身就是地址，而且是数组首元素的地址，我们可以做个测试，来看下面这段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf("arr = %p\n", arr);return 0;
}

第一个printf打印arr[0]的地址，第二个打印数组名代表的地址。

来看运行结果：

我们可以发现，这两个地址一模一样，这也证明了，数组名就是数组首元素（第一个元素）的地址。

我们再来看一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("%d\n", sizeof(arr));return 0;
}

我们在前面讲到，指针（地址）的大小是4或者8个字节，而arr是数组名，是数组首元素的地址，那这个应该是打印4或者8，但是这段代码的结果为40。这是为什么呢？

确实，arr作为数组名是数组首元素的地址，但是这里有两个例外：

sizeof(数组名),在sizeof中单独存放数组名，这里的数组代表整个数组，计算的是整个数组的大小，单位为字节

&数组名，这里的数组名也表示整个数组，取出的是整个数组的地址（整个数组的地址和数组首元素地址是有区别的）。

除了上述两个例外，其它任何位置出现数组名，都是代表的数组首元素地址。

那我们再来看一段代码：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf("arr = %p\n", arr);printf("&arr = %p\n", &arr);return 0;
}

来看结果：

我们发现，三个地址完全相同，那arr和&arr到底有啥区别呢？别着急，我们继续来做个测试：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);printf("&arr[0]+1 = %p\n", &arr[0]+1);printf("arr = %p\n", arr);printf("arr+1 = %p\n", arr+1);printf("&arr = %p\n", &arr);printf("&arr+1 = %p\n", &arr+1);return 0;
}

来看运行结果：

这里挑了一组比较明显的结果，我们可以发现&arr[0]和&arr[0]+1之间差了4个字节，arr和arr+1之间也差了4个字节，这是因为它们都是数组首元素的地址，+1的意思是跳过一个元素。

但是&arr和&arr+1差了有40个字节，因为&arr是数组的地址，而arr有10个元素，每个元素的大小是4个字节，所以arr的大小为40个字节，+1是跳过整个数组。

讲到这，想必大家都明白数组名的意义了吧。

二、使用指针访问数组

前面做好铺垫，我们就可以很容易地使用指针访问数组了。

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

创建了一个int类型的指针p，指向数组arr的首元素的地址，然后p+i代表指向第i个元素，再对其解引用进行输出。

上述代码搞清之后，我们不妨大胆想象一下，，既然arr和p是等价的，那我们既然可以写arr[i]，那可不可以写p[i]呢？答案是可以，来看代码：

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

运行结果，毫无疑问是没有问题的：

同理arr[i]也等价于*(arr+i)，数字元素的访问在编译器处理的时候，也是转换为首元素地址+偏移量求出元素地址，然后解引用访问。

三、一维数组传参本质

数组我们已经很熟悉了，我们在之前也有所提到过，数组可以传递给函数，如果有忘了的老铁可以进入下方传送门：

C语言中的工具箱——函数-CSDN博客

那今天我们来认真介绍一下一维数组传参的本质。

首先，引出一个问题，我们之前计算数组元素个数，都是在函数外部的，那我们在函数内部计算个数可以吗？

#include <stdio.h>
void test(int arr[])
{int sz2 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("sz2 = %d\n", sz2);
}
int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int sz1 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);printf("sz1 = %d\n", sz1);test(arr);return 0;
}

我们来看运行结果：

可以看出在函数内部没有得到正确的数组元素个数。

所以我们来学习数组传参的本质，刚刚我们介绍过：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，也就是说数组传参的本质上是传递数组首元素的地址。

所以函数形参理论上应该使用指针变量来接收首元素地址。你们函数内部我们在写sizeof(arr)计算的是一个地址的大小而不是数组的大小（单位：字节）。正是因为函数的参数部分的本质是指针，所以在函数内部是没法求数组元素个数的。

总结：一维数组传参，形参可以写成数组，也可以写成指针。

四、冒泡排序

排序想必大家都知道是什么意思，但是这个冒泡是什么意思呢？咕嘟咕嘟冒泡泡嘛？事实上，确实可以是这样的。

来看下图：

我们在生活中可以看见这种现象：烧开水冒的泡泡或者是我们在水下吐泡泡，从下往上移动，越接近水面泡泡会越来越大。上面这个动图也是如此，我们看5是最大的数字，所以我们要让它慢慢浮到后面（或者前面）。

冒泡排序的核心思想：两两相邻元素进行比较。其实也可以总结为：两层循环，一层判断。

直接上代码：

//⽅法1
#include<stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int sz)//参数接收数组元素个数
{int i = 0;for(i=0; i<sz-1; i++){int j = 0;for(j=0; j<sz-i-1; j++){if(arr[j] > arr[j+1]){int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = tmp;}}}
}
int main()
{int arr[] = {3,1,7,5,8,9,0,2,4,6};int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz);for(int i=0; i<sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

我们来看第二种优化后的方法：

//⽅法2 - 优化
#include<stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int sz)//参数接收数组元素个数
{int i = 0;for (i = 0; i < sz - 1; i++){int flag = 1;//假设这⼀趟已经有序了int j = 0;for (j = 0; j < sz - i - 1; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){flag = 0;//发⽣交换就说明，⽆序int tmp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = tmp;}}if (flag == 1)//这⼀趟没交换就说明已经有序，后续⽆序排序了break;}
}
int main()
{int arr[] = { 3,1,7,5,8,9,0,2,4,6 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);bubble_sort(arr, sz);for (int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

由于第一种可能存在无效遍历，所以我们第二种方法设置了一个flag变量来判断是否有序。

五、二级指针

二级指针，听起来很牛逼的样子，但实际上还是挺好理解的。我们说指针变量，它其实也是个变量，是变量就有地址，那它的地址存放在哪里呢？

这就引出了二级指针。

上图中的ppa就是指向指针pa的二级指针，存放的是pa的地址，它的类型是int * *，

**ppa = 30，等价于*pa = 30，等价于a = 30。

六、指针数组

指针数组这个名字，很抽象，你说它到底是指针还是数组？答案是数组，其实它是这么理解的：（装着）指针（的）数组。后面我们还会学到一个非常非常容易和它混淆的东西叫：数组指针。我们中国汉语一般是习惯把定于放在中心词的前面，像红苹果、小朋友...这俩玩意也不例外，数组指针和指针数组，谁在后面就是谁。

我们还可以类比一下其它类型的数组，像整型数组和字符数组。

指针数组是用来存放指针（地址）的。

如下图：

指针数组的每个元素是地址，又可以指向一块区域。

指针数组有什么用呢？我们接着往下学习。

七、指针数组模拟二维数组

既然指针数组可以存放指针，那我每个指针都再指向一个地址，是不是就模拟出二维数组了，因为二维数组的本质是元素为一维数组的数组，我们在之前也有提过：

C语言中的百宝箱——数组（2）-CSDN博客

画图的话就是如下：

我们来代码实现一下：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };int arr3[] = { 3,4,5,6,7 };//数组名是数组⾸元素的地址，类型是int*的，就可以存放在parr数组中int* parr[3] = { arr1, arr2, arr3 };int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < 3; i++){for (j = 0; j < 5; j++){printf("%d ", parr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

运行结果如下：