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【C语言篇】深入理解指针3(附转移表源码)

18 人参与  2024年09月06日 11:27  分类 : 《关于电脑》  评论

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文章目录

数组指针什么是数组指针数组指针变量的初始化 二维数组传参的本质函数指针函数指针变量的创建函数指针变量的使用 两端有趣的代码typedef 关键字 函数指针数组转移表写在最后

数组指针

什么是数组指针

在【C语言篇】深入理解指针2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)。

那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?

让我们先回顾一下操作符的优先级:

我们发现:[]的优先级高于*

在这里插入图片描述

有关操作符的内容在【C语言篇】操作符详解(上篇)以及【C语言篇】操作符详解(下篇)有很详细的介绍喔

int *p1[10];int (*p2)[10];
第一个p1先和[]结合,说明这是一个数组,存放的数据类型是int*的,这是指针数组第二个*和p2结合,说明这是一个指针,指向的元素类型是``int [10]`的,这是数组的类型,所以第二个是数组指针

其实所有指针都是类型加*以及指针名,按之前我们学的int*等类型的指针的习惯,其实这个数组指针应该是int [10] (*p),不过可能为了美观,就约定数组指针写成上面那种形式(接下来学函数指针也是这样)


数组指针变量的初始化

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。

数组指针类型进一步解析

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

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:

#include <stdio.h>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:

#include <stdio.h>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;}

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。


函数指针

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:

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

输出结果如下:

test: 005913CA&test: 005913CA

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:

int (*pf3) (int x, int y) |     |    ------------  |     |           | |     |           pf3指向函数的参数类型和个数的交代 |     函数指针变量名 pf3指向函数的返回类型  int (*) (int x, int y) //pf3函数指针变量的类型 

类比数组指针:

函数去除函数名就是类型,按照整型指针习惯应该是int (int , int) (*pf3),同样也是为了美观约定写成上述形式,括号也不能少

函数指针变量的使用

通过函数指针调用指针指向的函数

#include <stdio.h>int Add(int x, int y){    return x+y;}int main(){    int(*pf3)(int, int) = Add;//写成&Add都是一样的    printf("%d\n", (*pf3)(2, 3));    printf("%d\n", pf3(3, 5));    return 0;}

输出结果:

58

不同于数组,函数名和取函数的地址意义是完全一样的,所以这里:pf3 *pf3 Add &Add都是可以的


两端有趣的代码

代码1:

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

分析如下:

0前面是强制类型转换,类型是void(*)()这样的函数指针(这个函数指针指向一个返回值为空,参数为空的函数),将0转换为这样一个函数指针类型,就是我们把0当做这样一个函数的地址,然后解引用就是调用这个函数

这其实就是一个函数的调用

代码2:

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

分析如下:

先看signal()优先级更高,里面是参数,不难猜出signal是函数名,有两个参数,一个是int,另一个是void(*)(int)的函数指针,那函数名有了,参数有了,剩下的就是返回值类型了,即为void (*)(int)的函数指针

这其实就是一个函数的定义

两段代码均出⾃:《C陷阱与缺陷》PDF下载(高清完整版) (biancheng.net)这本书

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]; 

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);

这样是不是就清楚多了?


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,

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

按照整型指针的习惯,其实parr3就是这样的,但是还是规定写成parr1这种形式,至于parr2,啥都不是?

parr1 先和 [] 结合,说明parr1是数组,数组的内容是什么呢?

int (*)() 类型的函数指针。


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 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 div(int a, int b){    return a / b;}int main(){    int x, y;    int input = 1;    int ret = 0;    do    {        printf("*************************\n");        printf(" 1:add 2:sub \n");        printf(" 3:mul 4:div \n");        printf(" 0:exit \n");        printf("*************************\n");        printf("请选择:");        scanf("%d", &input);        switch (input)        {            case 1:                printf("输⼊操作数:");                scanf("%d %d", &x, &y);                ret = add(x, y);                printf("ret = %d\n", ret);                break;            case 2:                printf("输⼊操作数:");                scanf("%d %d", &x, &y);                ret = sub(x, y);                printf("ret = %d\n", ret);                break;            case 3:                printf("输⼊操作数:");                scanf("%d %d", &x, &y);                ret = mul(x, y);                printf("ret = %d\n", ret);                break;            case 4:                printf("输⼊操作数:");                scanf("%d %d", &x, &y);                ret = div(x, y);                printf("ret = %d\n", ret);                break;            case 0:                printf("退出程序\n");                break;            default:                printf("选择错误\n");                break;        }    } while (input);    return 0;}

使用函数指针实现则可以极大简化:

因为这几个函数都是int (int,int)类型的,可以使用函数指针数组来存储他们的地址
#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 div(int a, int b){    return a / b;}int main(){    int x, y;    int input = 1;    int ret = 0;    int(*p[5])(int, int) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移表     do    {        printf("*************************\n");        printf(" 1:add 2:sub \n");        printf(" 3:mul 4:div \n");        printf(" 0:exit \n");        printf("*************************\n");        printf( "请选择:" );        scanf("%d", &input);        if ((input <= 4 && input >= 1))        {            printf( "输⼊操作数:" );            scanf( "%d %d", &x, &y);            ret = p[input](x, y);            printf( "ret = %d\n", ret);        }        else if(input == 0)        {            printf("退出计算器\n");        }        else        {            printf( "输⼊有误\n" );         }    }while (input);    return 0;}

写在最后

C语言指针是一个重头戏,关于指针的内容会有4-5篇博客,敬请期待喔?

以上就是关于深入理解指针3的内容啦,各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正,您的支持是我创作的最大动力!❤️

在这里插入图片描述


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