【【BiliIT】深入理解C语言指针-2「转载」】https://toutiao.com/group/6743948938002301452/?app=explore_article×tamp=1570216716&req_id=201910050318350100140470141A94B6C2&group_id=6743948938002301452&tt_from=copy_link&utm_source=copy_link&utm_medium=toutiao_ios&utm_campaign=client_share
三、指针与数组
3.1、指向数组的指针
如以下语句:
· int nums[10], *p;
上面语句定义了一个数组 nums,在定义时分配了 10 个连续的int 内存空间。而一个数组的首地址即为数组名nums,或者第一个元素的首地址也是数组的首地址。那么有两种方式让指针变量 p 指向数组 nums:
· //数组名即为数组的首地址
· p = nums;
· //数组第一个元素的地址也是数组的首地址
· p = &nums[0];
上面两句是等价的。
如下几个操作,用指针操作数组:
*p = 1,此操作为赋值操作,即将指针指向的存储空间赋值为 1。此时 p 指向数组 nums 的第一个元素,则此操作将 nums 第一个元素赋值为 0,即 nums[0] = 1。
p 1,此操作为指针加整数操作,即向前移动一个单元。此时 p 1 指向 nums[0]的下一个元素,即 nums[1]。通过p 整数可以移动到想要操作的元素(此整数可以为负数)。
如上面,p(p 0)指向 nums[0]、p 1 指向 nums[1]、、、类推可得,p i 指向 nums[i],由此可以准确操作指定位置的元素。
在 p 整数的操作要考虑边界的问题,如一个数组长度为 2,p 3 的意义对于数组操作来说没有意义。
下面写一段代码,用指针访问数组的元素:
· //定义一个整形数组,并初始化
· int nums[5] = {4, 5, 3, 2, 7};
· //定义一个指针变量 p,将数组 nums 的首地址赋值给 p,也可以用&p = nums[0]赋值
· int *p = nums, i; //i 作为循环变量
· //p 指向数组第一个元素(数组首地址),我们可以直接用间接寻址符,获取第一个元素的内容
· printf('nums[0] = %d\n', *p); //输出结果为 nums[0] = 4
· //我们可以通过“p 整数”来移动指针,要先移动地址,所以 p 1 要扩起来
· printf('nums[1] = %d\n', *(p 1)); //输出结果为 nums[1] = 5
· //由上面推导出*(p i) = nums[i],所以我们可以通过 for 循环变量元素
· for(i = 0; i < 5; i ){
· printf('nums[%d] = %d', i, *(p i));
· }
注:数组名不等价于指针变量,指针变量可以进行 p 和&操作,而这些操作对于数组名是非法的。数组名在编译时是确定的,在程序运行期间算一个常量。
3.2、字符指针与字符数组
在 C 语言中本身没有提供字符串数据类型,但是可以通过字符数组和字符指针的方式存储字符串。
(1)字符数组方式
这个在前面应该学习过,这里就不赘述了。
· char word[] = 'zack';
· printf('%s', word);
(2)字符指针方式
指针方式操作字符串和数组操作字符串类似,可以把定义的指针看做是字符数组的数组名。在内存中存储大致如下,这里为了方便换了个字符串:
· //除了定义一个字符数组外,还可以直接定义一个字符指针存储字符串
· char *sentence = 'Do not go gentle into that good night!';
· //此时可以做字符串的操作
· //输出
· printf('%s', sentence);
· //通过下标取字符
· printf('%c', sentence[0]);
· //获取字符串长度,其中 strlen 是 string.h 库中的方法
· printf('%d', strlen(sentence));
注:字符指针方式区别于字符数组方式,字符数组不能通过数组名自增操作,但是字符指针是指针,可以自增操作。自增自减少会实现什么效果大家可以自己尝试运行一下
下面做个小练习,利用字符指针将字符数组 sentence 中的内容复制到字符数组 word 中:
· //定义字符数组 sentence 和 word,给 sentence 赋初值
· char sentence[] = 'Do not go gentle into that good night!', word[100];
· //定义字符指针,指向 word
· char *ch = word;
· int i;
· //循环赋值
· for(i = 0; sentence[i] != '\0'; i ){
· *(ch i) = sentence[i];
· }
· //在当 i 等于 sentence 的长度(sentence 的长度不包含'\0')时,
· //i 继续自增,此时判断 sentence[0] != '\0'不符合,跳出循环,则 i 比 sentence 长度大 1
· *(ch i) = '\0';
· //输出字符串,因为 ch 指向 word,所以输出结果是一样的
· printf('ch = %s, word = %s', ch, word);
注:指针变量必须初始化一个有效值才能使用
3.3、多级指针及指针数组
(1)多级指针
指针变量作为一个变量也有自己的存储地址,而指向指针变量的存储地址就被称为指针的指针,即二级指针。依次叠加,就形成了多级指针。我们先看看二级指针,它们关系如下:
其中 p 为一级指针,pp 为二级指针。二级指针定义形式如下:
· 数据类型 **二级指针名;
和指针变量的定义类似,由于*是右结合的,所以*pp 相当于*(*p)。在本次定义中,二级指针的变量名为 pp,而不是**p。多级指针的定义就是定义时使用多个“*”号。下面用一个小程序给大家举例:
· //定义普通变量和指针变量
· int *pi, i = 10;
· //定义二级指针变量
· int **ppi;
· //给指针变量赋初值
· pi = &i;
· //给二级指针变量赋初值
· ppi = π
· //我们可以直接用二级指针做普通指针的操作
· //获取 i 的内容
· printf('i = %d', **ppi);
· //获取 i 的地址
· printf('i 的地址为%d', *ppi);
注:在初始化二级指针 ppi 时,不能直接 ppi = &&i,因为&i 获取的是一个具体的数值,而具体数字是没有指针的。
(2)指针数组
指针变量和普通变量一样,也能组成数组,指针数组的具体定义如下:
· 数据类型 *数组名[指针数组长度];
下面举一个简单的例子熟悉指针数组:
· //定义一个数组
· int nums[5] = {2, 3, 4, 5, 2}, i;
· //定义一个指针数组
· int *p[5];
· //定义一个二级指针
· int **pp;
· //循环给指针数组赋值
· for(i = 0; i < 5; i ){
· p[i] = &nums[i];
· }
· //将指针数组的首地址赋值给 pp,数组 p 的数组名作为 p 的首地址,也作为 p 中第一个元素的地址。
· //数组存放的内容为普通变量,则数组名为变量的指针;数组存放的内容为指针,则数组名为指针的指针。
· pp = p;
· //利用二级指针 pp 输出数组元素
· for(i = 0; i < 5; i ){
· //pp == &p[0] == &&nums[0],nums[0] == *p[0] == **pp
· printf('%d', **pp);
·
· //指针变量 整数的操作,即移动指针至下一个单元
· pp ;
· }
3.4、指针与多维数组
讲多维数组是个麻烦的事,因为多维数组和二维数组没有本质的区别,但是复杂度倒是高了许多。这里我主要还是用二维数组来举例,但是还是会给大家分析多维数组和指针的关系。
(1)多维数组的地址
先用一个简单的数组来举例:
· int nums[2][2] = {
· {1, 2},
· {2, 3}
· };
我们可以从两个维度来分析:
先是第一个维度,将数组当成一种数据类型 x,那么二维数组就可以当成一个元素为 x 的一维数组。
如上面的例子,将数组看成数据类型 x,那么 nums 就有两个元素。nums[0]和 nums[1]。
我们取 nums[0]分析。将 nums[0]看做一个整体,作为一个名称可以用 x1 替换。则 x1[0]就是 nums[0][0],其值为 1。
我们知道数组名即为数组首地址,上面的二维数组有两个维度。首先我们把按照上面 1 来理解,那么 nums 就是一个数组,则nums 就作为这个数组的首地址。第二个维度还是取 nums[0],我们把 nums[0]作为一个名称,其中有两个元素。我们可以尝试以下语句:
· printf('%d', nums[0]);
此语句的输出结果为一个指针,在实验过后,发现就是 nums[0][0]的地址。即数组第一个元素的地址。
如果再多一个维度,我们可以把二维数组看做一种数据类型 y,而三维数组就是一个变量为 y 的一维数组。而数组的地址我们要先确定是在哪个维度,再将数组某些维度看成一个整体,作为名称,此名称就是该维度的地址(这里有些绕)。
例:
· //假设已初始化,二维数组数据类型设为 x,一维数组数据类型设为 y
· int nums[2][2][2];
· //此数组首地址为该数组名称
· printf('此数组首地址为%d', nums);
· //此数组可以看做存储了两个 x 类型元素的一维数组,则 nums[0] = x1 的地址为
· printf('第二个维度的首地址为%d', nums[0]);
· //而 x1 可以看做存储了两个 y 类型元素的一维数组,则 y1 = x1[0] = nums[0][0]
· printf('第三个维度的首地址为%d', nums[0][0]);
三维数组实际存储形式如下:
实际存储内容的为最内层维度,且为连续的。对于 a 来说,其个跨度为 4 个单元;对 a[0]来说,其跨度为 2 个单元;对 a[0][0]来说,跨度为一个单元。有上面还可以得出:
· a == a[0] == a[0][0] == &a[0][0][0];
上面的等式只是数值上相等,性质不同。
(2)多维数组的指针
在学习指针与数组的时候,我们可以如下表示一个数组:
· int nums[5] = {2, 4, 5, 6, 7};
· int *p = nums;
在前面讲指针数组时,所有指针数组元素都指向一个数字,那么我们现在可以尝试用指针数组的每个元素指向一个数组:
· //定义一个二维数组
· int nums[2][2] = {
· {1, 2},
· {2, 3}
· };
· //此时 nums[0]、和 nums[1]各为一个数组
· int *p[2] = {nums[0], nums[1]};
· //我们可以用指针数组 p 操作一个二维数组
· //p 为数组 p 的首地址,p[0] = nums[0] = *p,**p = nums[0][0]
· printf('nums[0][0] = %d', **p);
· //指针 整数形式,p 1 移动到 nums 的地址,*(p 1) = nums[1],则**(p 1) = nums[1][0]
· printf('nums[1][0] = %d', **(p 1));
· //先*p = nums[0],再*p 1 = &nums[0][1],最后获取内容*(*p 1)即为 nums[0][1]
· printf('nums[0][1] = %d', *(*p 1));
这里可能不能理解为什么*p 1 = &nums[0][1],而不是 nums[1]。*p 获得的是一个一维数组,而 int 数组 1 的跨度只有 4 个字节,也就是一个单元。前面 p 是一维数组的指针,其跨度为一个数组。所以*p 1 = &nums[0][1],而 p 1 = nums[1]。
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