C语言 数组指针 指针数组

指针数组

什么是指针数组,他是一个数组,数组的元素是指针。但是指针也有多种数据类型,有数组指针、函数指针、整形指针、字符串指针。

现在我就使用函数指针来写代码,也就是函数指针数组的应用代码:

#include <stdio.h>int add(int a, int b){return a+b;
}int sub(int a,int b){return a - b;
}int mul(int a,int b){return a * b;
}int main(){// 函数指针数组的声明定义int (*funPointerArr[3])(int a,int b) = {add,sub,mul };int index = 0;int num1,num2,result=0;while(1){printf("please input a number you want to calculator according to below tip:\r\n");printf("---------------------------\r\n");printf("--------add:0--------------\r\n");printf("--------sub:1--------------\r\n");printf("--------mul:2--------------\r\n");printf("---------------------------\r\n");scanf("%d",&index);printf("please two number you want to operation:\r\n");scanf("%d %d",&num1,&num2);result = funPointerArr[index](num1,num2);printf("result is %d\r\n",result);}
}

数组指针

在理解数组指针之前,我们需要知道一些基本知识,那就是指针的概念是什么?

指针本质是地址,地址唯一标识一块内存空间,存储的是不同数据类型的变量的地址 [ int , double ] , 当然也可以是函数,或者数组,结构体等等。

在本文中,我只介绍,数组指针。

数组指针,顾名思义,这个指针存储的是指向数组的指针,也就是整块数组的首地址。如果对数组指针 + 1/ -1 则会自动指向下一个数组。

指针的大小是固定的 4 / 8 个字节 【 32位平台,64位平台 】


现在开始,首先我们引入二维数组的定义:二维数组在概念上是二维的,有行有列,但在内存中所有的元素都是连续排列的,以下面的二维数组为例:

拓展
C语言指针可以加减运算,这里 + / - N 运算 的操作是,按照C语言指向 数据类型的Sizeof( type ) * N 的内存空间,- 减法也一样
举例说明

  unsigned char numArr[4] = { 1,2,3,4 };unsigned char *byte1 =  &numArr[0];// 输出2 , 因为byte1 是指向unsigned char (1字节)数据类型的指针,所以+1,就指向 ( 1 * 1字节 )printf("%d\r\n",*(byte1+1));   

例子2:

int main (){int myArr[3][4] = {{ 1,2,3,4 },{ 5,6,7,8 },{ 9,10,11,12 },};printf(" myArr sizeof is : %d\r\n",sizeof(myArr));                 // 48 byte  ( 对数组名取sizeof大小是特殊情况,因为他是二维数组名,使用sizeof表示整个数组的内存大小 )printf(" myArr[0] sizeof is : %d\r\n",sizeof(myArr[0]));           // 16 byteprintf(" myArr[0] + 1 sizeof is : %d\r\n",sizeof(myArr[0] + 1));   // 8 ,这里8是指针的大小,因为我的电脑是64bitprintf("value: %d\r\n",*(myArr[0] + 1));       // 这里输出的是myArr[0] 后面的元素的数据: 2printf("value: %d\r\n",sizeof(myArr[0][1]));   // 4printf("value: %d\r\n",sizeof(myArr[0][0]));   // 4printf(" myArr[1] sizeof is : %d\r\n",sizeof(myArr[1]));  // 16printf(" myArr[2] sizeof is : %d\r\n",sizeof(myArr[2]));  // 16printf("myArr: %p\r\n",myArr);        // DF0printf("myArr + 1: %p\r\n",myArr+1);  // E00   ( E00 - DF0 = 10h = 16 = 4 * 4 )return 0;
}
int a[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}
};

从概念上理解,a的分布就像一个矩阵:

1   2     3         4
5   6     7         8
9   10   11     12

从内存上理解,整个数组占用一块连续的内存
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
C语言中的二维数组是按行排列的,也就是先存放 a[0] 行,再存放 a[1] 行,最后存放 a[2] 行;每行中的 4 个元素也是依次存放。数组 a 为 int 类型,每个元素占用 4 个字节,整个数组共占用 4×(3×4) = 48 个字节。

C语言允许把一个二维数组分解成多个一维数组来处理。对于数组 a,它可以分解成三个一维数组,即 a[0]、a[1]、a[2]。每一个一维数组又包含了 4 个元素,例如 arr[0] 包含 a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]。

假设数组a中第0个元素的地址为1000,那么每个一维数组的首地址如下图所示


这是 指针 a 的指向位置
在这里插入图片描述


这是指针a[ 0 ] / a[ 1 ] / a[ 2 ] 指针的指向(他们的数据类型为 int *p 【指向整型的指针】)
在这里插入图片描述
为了更好的理解指针和二维数组的关系,我们先来定义一个指向 a 的指针变量 p:

int (*p)[4] = a ;

括号中的*表明 p 是一个指针,它指向一个数组,数组的类型为int [4],这正是 a 所包含的每个一维数组的类型。

[]的优先级高于*,()是必须要加的,如果赤裸裸地写作int *p[4],那么应该理解为int *(p[4]),p 就成了一个指针数组,而不是二维数组指针。

对指针进行加法(减法)运算时,它前进(后退)的步长与它指向的数据类型有关,p 指向的数据类型是int [4],那么p+1就前进 4×4 = 16 个字节,p-1就后退 16 个字节,这正好是数组 a 所包含的每个一维数组的长度。也就是说,p+1会使得指针指向二维数组的下一行,p-1会使得指针指向数组的上一行。数组名 a 在表达式中也会被转换为和 p 等价的指针!

概念图如以下所示:
在这里插入图片描述

下面我们就来探索一下如何使用指针 p 来访问二维数组中的每个元素。按照上面的定义

  1. p指向数组 a 的开头,也即第 0 行;p+1前进一行,指向第 1 行。

  2. *(p+1)表示取地址上的数据,也就是整个第 1 行数据。注意是一行数据,是多个数据,不是第 1 行中的第 0 个元素,下面的运行结果有力地证明了这一点:

#include <stdio.h>
int main(){int a[3][4] = { {0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}, {8, 9, 10, 11} };int (*p)[4] = a;printf("%d\n", sizeof(*(p+1)));  // 16return 0;
}
  1. *(p+1)+1表示第 1 行第 1 个元素的地址。如何理解呢?

*(p+1)单独使用时表示的是第 1 行数据,放在表达式中会被转换为第 1 行数据的首地址,也就是第 1 行第 0 个元素的地址,因为使用整行数据没有实际的含义,编译器遇到这种情况都会转换为指向该行第 0 个元素的指针;就像一维数组的名字,在定义时或者和 sizeof、& 一起使用时才表示整个数组,出现在表达式中就会被转换为指向数组第 0 个元素的指针

  1. ((p+1)+1)表示第 1 行第 1 个元素的值。很明显,增加一个 * 表示取地址上的数据。

根据上面的结论,可以很容易推出以下的等价关系:

a+i == p+i
a[i] == p[i] == *(a+i) == *(p+i)
a[i][j] == p[i][j] == *(a[i]+j) == *(p[i]+j) == ((a+i)+j) == ((p+i)+j)

【实例】使用指针遍历二维数组。

#include <stdio.h>
int main(){int a[3][4]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};int(*p)[4];int i,j;p=a;for(i=0; i<3; i++){for(j=0; j<4; j++) printf("%2d  ",*(*(p+i)+j));printf("\n");}return 0;
}

运行结果:

0 1 2 3
4 5 6 7
8 9 10 11


指针数组和二维数组指针的区别

指针数组和二维数组指针在定义时非常相似,只是括号的位置不同:

int *(p1[5]); //指针数组,可以去掉括号直接写作 int *p1[5];
int (*p2)[5];//二维数组指针,不能去掉括号

指针数组和二维数组指针有着本质上的区别:指针数组是一个数组,只是每个元素保存的都是指针,以上面的 p1 为例,在32位环境下它占用 4×5 = 20 个字节的内存。二维数组指针是一个指针,它指向一个二维数组,以上面的 p2 为例,它占用 4 个字节的内存。

参考

关于指针数组与数组指针详解(知识点全面)

指针进阶之数组指针和指针数组

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