C语言——I /深入理解指针（二）

用户11015888

发布于 2024-03-11 19:43:19

1960

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一、数组名的理解

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

这里我们使用 &arr[0] 的方式拿到了数组第⼀个元素的地址，但是其实数组名本来就是地址，而且是数组首元素的地址，我们来做个测试。

#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 = %p\n", arr);
	return 0;
}

我们发现数组名和数组首元素的地址打印出的结果⼀模⼀样，数组名就是数组首元素(第⼀个元素)的地址。数组名如果是数组⾸元素的地址，那下面的代码怎么理解呢？

#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;
}

输出的结果是：40，如果arr是数组首元素的地址，那输出应该的应该是 4 / 8 才对。其实数组名就是数组⾸元素(第⼀个元素)的地址是对的，但是有两个例外： • sizeof(数组名)：sizeof中单独放数组名，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节； • &数组名：这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址（整个数组的地址和数组首元素的地址是有区别的）。

除此之外，任何地⽅使用数组名，数组名都表示元素的地址。再试⼀下这个代码：

#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;
}

三个打印结果⼀模⼀样，那arr和&arr有啥区别呢？

#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;
}

输出结果：

&arr[0] = 0077F820
&arr[0]+1 = 0077F824

arr = 0077F820
arr+1 = 0077F824

&arr = 0077F820
&arr+1 = 0077F848

这⾥我们发现&arr[0]和&arr[0]+1相差4个字节，arr和arr+1相差4个字节，是因为&arr[0]和arr都是⾸元素的地址，+1就是跳过⼀个元素。但是&arr 和 &arr+1相差40个字节，这就是因为&arr是数组的地址，+1操作是跳过整个数组的。

二、使用指针访问数组

结合数组的特点，我们就可以很方便的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]);//求数组元素个数
	//输⼊
	int* p = arr;
    //p==arr
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		scanf("%d", *(p + i));
		//scanf("%d", arr+i);//也可以这样写
        //scanf("%d",&arr[i]);//也可以这样写
        //arr[i]==*(arr+i)==i[arr]
        //p[i]==*(p+i)  
	}
	//输出
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}
	return 0;
}

这个代码搞明⽩后，数组名arr是数组⾸元素的地址，可以赋值给p，其实数组名arr和p在这⾥是等价的。那我们可以使⽤arr[i]可以访问数组的元素，那p[i]是否也可以访问数组呢？

#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;
}

在第18⾏的地⽅，将*(p+i)换成p[i]也是能够正常打印的，所以本质上p[i] 是等价于*(p+i)。同理arr[i] 应该等价于 *(arr+i)，数组元素的访问在编译器处理的时候，也是转换成⾸元素的地址+偏移量求出元素的地址，然后解引用来访问的。

三、一维数组传参的本质

⾸先从⼀个问题开始，我们之前都是在函数外部计算数组的元素个数，那我们可以把数组传给⼀个函数后，函数内部求数组的元素个数吗？

#include <stdio.h>
void test(int arr[])//参数写成数组形式，本质上还是指针所以不能计算数组元素个数
{
	int sz2 = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//所以在函数内部求数组元素是不可取的
	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]);//在函数外部求元素个数是最方便的
	printf("sz1 = %d\n", sz1);
	test(arr);
	return 0;
}

输出结果：

我们发现在函数内部是没有正确获得数组的元素个数。

数组传参的本质：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，也就是说本质上数组传参本质上传递的是数组⾸元素的地址。所以函数形参的部分理论上应该使用指针变量来接收首元素的地址。那么在函数内部我们写sizeof(arr) 计算的是⼀个地址的大小（单位字节）⽽不是数组的大小（单位字节）。正是因为函数的参数部分是本质是指针，所以在函数内部是没办法求的数组元素个数的。

void test(int arr[])//参数写成数组形式，本质上还是指针所以不能计算数组元素个数
{
	printf("%d\n", sizeof(arr));
}

void test(int* arr)//参数写成指针形式
{
	printf("%d\n", sizeof(arr));//计算⼀个指针变量的⼤⼩
}

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	test(arr);
	return 0;
}

总结：一维数组传参，形参的部分可以写成数组的形式，也可以写成指针的形式，但是本质上还是指针需要指针类型来接收。

四、冒泡排序

了解其他排序方法（冒泡、选择、插入、希尔、快速……）

冒泡排序的核⼼思想就是：两两相邻的元素进行比较，如果不满足顺序就交换

//⽅法1
void bubble_sort(int arr[], int sz)//参数接收数组元素个数
{
	//躺数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++)
	{
		//一趟冒泡排序的过程
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz - i - 1; j++)
		{
			//一对元素的比较
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				//交换
				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);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

优化代码

//⽅法2 - 优化
#include <stdio.h>
int count = 0;
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++)
		{
			count++;
			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);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}

	printf("\ncount=%d\n",count);
	return 0;
}

五、二级指针

指针变量也是变量，是变量就有地址，那指针变量的地址存放在哪⾥？

二级指针就是来存放一级指针的变量

对于⼆级指针的运算有： • *ppa 通过对ppa中的地址进行解引用，这样找到的是 pa ， *ppa 其实访问的就是 pa .

int b = 20;
*ppa = &b;//等价于 pa = &b;

• **ppa 先通过 *ppa 找到 pa ,然后对 pa 进行解引用操作： *pa ，那找到的是 a .

**ppa = 30;
//等价于*pa = 30;
//等价于a = 30;

六、指针数组

指针数组是指针还是数组？我们类⽐⼀下，整型数组，是存放整型的数组，字符数组是存放字符的数组。那指针数组呢？是存放指针的数组。

整型数组存放的类型是整型，字符数组存放的类型就是字符

指针数组的每个元素都是⽤来存放地址（指针）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。

七、指针数组模拟二维数组

#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]);//arr[i][j]==*(*(arr+i)+j)
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}