基于指针的数组与指针数组
- 前言
- 1. 数组名的理解
- 2. 使用指针访问数组
- 3. 一维数组传参的本质
- 4. 冒泡排序
- 5. 二级指针
- 6. 指针数组
- 7. 指针数组模拟二维数组
前言
指针的数组是指数组中的元素都是指针类型，它们指向某种数据类型的变量。
1. 数组名的理解
我们在使用指针访问数组的内容时，有这样的代码：
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;
}
输出结果：
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。
这时候有读者可能会有疑问？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，数组名都表示首元素的地址。
可以再试一下这个代码：
#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，这时候又纳闷了，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。
到这里大家应该搞清楚数组名的意义了吧。
数组名是数组首元素的地址，但是有2个例外。
2. 使用指针访问数组
有了前面知识的支持，再结合数组的特点，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]);
//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;
}
这个代码搞明白后，我们再试一下，如果我们再分析一下，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]);//我们也可以使用i[p] ，编译器会编译成*（i + P) 和* (p + i )同理
}
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。
3. 一维数组传参的本质
数组是可以传递给函数的。
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，那我们可以把函数传给一个函数后，函数内部求数组的元素个数吗？
#include <stdio.h>
void test(int arr[])
{
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;
}
输出的结果：
我们发现在函数内部是没有正确获得数组的元素个数。
这就要学习数组传参的本质了，上篇文章我讲了：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
{
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。
4. 冒泡排序
冒泡排序的核心思想就是：两两相邻的元素进行行比较。
//方法1
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(i=0; i<sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}
//方法2 - 优化
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(i=0; i<sz; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}
5. 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
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;
6. 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。
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。
7. 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]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
parr[i]是访问parr数组的元素，parr[i]找到的数组元素指向了整型一维数组，parr[i][j]就是整型一维数组中的元素。
上述的代码模拟出二维数组的效果，实际上并非完全是二维数组，因为每一行并非是连续的。
