【C语言】10.C语言指针（2）

文章目录

  • 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
      • 算法步骤
  • 5.二级指针
  • 6.指针数组
  • 7.指针数组模拟二维数组

1.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。

#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;
}

打印：

&arr[0] = 000000FAD3D7F758
arr = 000000FAD3D7F758

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，所以数组名就是数组首元素(第一个元素)的地址。

下面我们来看一段代码：

#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;
}

打印：

40

应该会有人觉得奇怪，如果arr是数组首元素的地址，那输出应该的应该是4或者8才对。（这里的4和8取决于编译环境是x86还是x64）

数组名就是数组首元素(第一个元素)的地址，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。

我们再来看一段代码：

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;
}

打印：

&arr[0] = 007BFC14
arr = 007BFC14
&arr = 007BFC14

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;
}

打印：

&arr[0] = 00AFFD84
&arr[0]+1 = 00AFFD88
arr = 00AFFD84
arr+1 = 00AFFD88
&arr = 00AFFD84
&arr+1 = 00AFFDAC

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。

2.使用指针访问数组

#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;
}

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？

#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;
}

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] 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。

  1. 数组是一块连续的空间，可以存放一个或多个数组
  2. 指针变量是一个变量。是可以存放地址的变量

数组和指针不是一个东西，但是可以用指针来访问数组。

为什么可以用指针来访问数组呢?

  1. 数组在内存中是连续存放的。
  2. 指针的运算很方便就可以遍历数组，取出数组的内容。

数组的大小是看数组元素个数和类型的，但是指针大小固定是4或8个字节。

3.一维数组传参的本质

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？

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);
    return 0;
}

打印：

sz1 = 10

void test(int arr[10])
{
    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;
}

打印：

sz1 = 10
sz2 = 1

为什么sz2 = 1呢？

我们注意看这行代码：

test(arr);//arr是数组名，数组名表示首元素地址

我们传参传的是首元素地址，那么我们应该用什么来接收呢？

是不是应该使用指针来接受？

比如可以用int* arr来接收。

但是上面的函数用int arr[10]来接收，很多人觉得这个就是个数组，但实际上int arr[10]本质上还真是个指针。

int arr[10];//参数写成数组形式，本质上还是指针

对比一下：

void test(int arr[])//参数写成数组形式，本质上还是指针
{
    printf("%d\n", sizeof(arr));//计算一个指针变量的大小
}
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
}

那回到问题上，为什么main函数里面的那个算到的是数组元素数量呢?

int main()
{
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int sz1 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//算的是数组arr的大小
    printf("sz1 = %d\n", sz1);
    return 0;
}

因为main函数里的sizeof(arr)算的是数组arr的大小，test函数里的sizeof(arr)算的是指针arr的大小。

如果还是不明白的话，我把代码简化一下:

源代码:

int arr[]和int* arr本质上都是指针，我就拿个方便看的出来。

为了便于区分，我们把形参里的arr换成p。

void test(int* p)//参数写成指针形式
{
    printf("%d\n", sizeof(p));//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};
    int sz1 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    printf("sz1 = %d\n", sz1);
    test(arr);
    return 0;
}

然后大简化：

int main() {
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = arr;
	printf("%d\n", sizeof(p));
    printf("%d\n", sizeof(arr));
    printf("%d\n", *p);
	printf("%d\n", *(p+1));
	return 0;
}

打印：

4
40
1
2

p是个指针变量，int* p = arr;是把arr的首元素地址赋值给了p，但是p是个指针变量。直接sizeof§算的是p这个指针的大小。

*p得到的是arr[0]的值，*(p+1)得到的是arr[1]的值。

注意不要把sizeof和strlen弄混了！

strlen是遇到‘\0’才结束的，sizeof是根据类型和数量直接计算大小的

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。

写成数组形式最简单，是为了方便理解，容易接受这种语法。但是即使写成数组形式，本质上也还是指针。

例如：int arr[]和int* arr

4.冒泡排序

算法步骤

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。

针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

冒泡排序的核心思想就是：两两相邻的元素进行比较，不满足顺序就交换，满足顺序就找下一对。

在这里插入图片描述

如果有10个元素，那么就要排9趟。

第1趟进行9对元素的比较，

第2趟进行8对元素的比较

…

第9趟进行1对元素的比较。

如果有n个元素，那么就要拍n-1趟。

第1趟进行n-1对元素的比较，

第2趟进行n-2对元素的比较

…

第n-1趟进行1对元素的比较。

void input(int* arr, int sz) {
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++) {
		scanf("%d", arr + i);
	}
}

void bubble_sort(int* arr, int sz) {
	//确定趟数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++) {
		//每一趟内部的比较
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz-1-i; j++) {
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				//交换
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
	}
}

 void print_arr(int arr[],int sz) {
	 int i = 0;
	 for (i = 0; i < sz; i++) {
		 printf("%d ", arr[i]);
	 }
}

int main() {
	int arr[10] = { 0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	input(arr, sz);//输入

	bubble_sort(arr, sz);//排序
	print_arr(arr, sz);
	return 0;
}

打印：

在这里插入图片描述在这里插入图片描述
有序输入无序输入

但是上面的写法有点不高效，如果排序10个元素，第一趟走完一对元素都没交换，说明已经有序了，那还要进行后面的几趟吗？不需要。但是上面这个算法会继续进行后面的。

那我们可以做个小优化，当一趟走完一对元素都没交换，说明已经有序了。在 bubble_sort函数里面通过flag来判断是不是已经有序了。

void input(int* arr, int sz) {
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++) {
		scanf("%d", arr + i);
	}
}

void bubble_sort(int* arr, int sz) {
	//确定趟数
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz - 1; i++) {
		int flag = 1;//假设满足顺序了
		//每一趟内部的比较
		int j = 0;
		for (j = 0; j < sz-1-i; j++) {
			if (arr[j] > arr[j + 1]) {
				flag = 0;//还不是有序
				//交换
				int tmp = arr[j];
				arr[j] = arr[j + 1];
				arr[j + 1] = tmp;
			}
		}
		if (flag == 1) {
			break;
		}
	}
}

 void print_arr(int arr[],int sz) {
	 int i = 0;
	 for (i = 0; i < sz; i++) {
		 printf("%d ", arr[i]);
	 }
}

int main() {
	int arr[10] = { 0 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	input(arr, sz);//输入

	bubble_sort(arr, sz);//排序
	print_arr(arr, sz);
	return 0;
}

5.二级指针

一级指针：

char*

int*

double*

什么是二级指针呢？

int main() {
	int a = 10;
	int* pa = &a;//pa是一级指针变量
	int** ppa = &pa;//ppa是 二级指针变量
	
	return 0;
}

在这里插入图片描述

int main() {
	int a = 10;
	int* pa = &a;//pa是一级指针变量
	int** ppa = &pa;//ppa是 二级指针变量
	
	printf("%d\n", **ppa);
	//*ppa就是pa，**ppa就是*pa就是a就是10

	return 0;
}

打印：

10

二级指针和二维数组没有对应关系。

6.指针数组

指针数组是指针还是数组？

char arr[10];//字符数组 - 存放字符的数组
int arr[5];//整型数组 - 存放整型的数组

指针数组 - 存放指针的数组，数组的每个元素其实是指针类型。

char* arr[5];//存放字符指针的数组 - 字符指针其实就是字符的地址
int* arr[6];//存放整型指针的数组 - 整型指针其实就是整型的地址

在这里插入图片描述

我们可以用指针数组来存放多个指针。

int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 30;

	int* arr[3] = { &a,&b,&c };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		printf("%d ", *(arr[i]));
	}

	return 0;
}

打印：

10 20 30

7.指针数组模拟二维数组

int main() {
	int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[5] = { 2,3,4,5,6 };
	int arr3[5] = { 3,4,5,6,7 };

	int* arr[] = { arr1,arr2,arr3 };
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		int j = 0;
		for(j = 0; j < 5; j++) {
			printf("%d ", arr[i][j]);
            //arr[i]其实相当于*(arr+i)
            //arr[i][j]相当于*(*(arr+i)+j)
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

打印：

1 2 3 4 5
2 3 4 5 6
3 4 5 6 7

上面没有用二维数组，但是模拟出了二维数组的效果。

在这里插入图片描述

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