在上篇内容中，我们学习了关于指针变量、野指针和部分指针运算的知识，对于指针有了一个初步的了解。本篇文章中将延续上文展开剩余篇幅。

1.指针的关系运算

指针的关系运算实际上就是指针比较大小（地址比较大小）

当我们想要打印一个数组的内容的时候，通常会这么做

#include <stdio.h>

int main()
{
    int arr[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    for (int i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

但是当我们学了指针的关系运算之后，我们就可以将指针的比较作为循环条件来打印数组

#include <stdio.h>

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

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2.const修饰指针

2.1 const修饰变量

我们知道，变量是可以被修改的。但是有时候在程序中我们并不希望创建的变量被修改，此时就可以用const修饰这个变量

上图中，变量x没有被const修饰，所以可以后续进行修改数值；变量y被const修饰后，再对它进行修改就会报错。

虽然我们无法修改被const修改的变量y，但是const仅仅是在语法上做了限制，y的本质还是变量，所以习惯上，我们称呼y为常变量。

但是尽管const修饰了变量y，我们还是可以通过指针使用y的地址去修改y的数值

2.2 const修饰指针变量

接上文，如果我们要想避免别人通过地址来修改被const修饰的变量的数值，就要用const将指针变量也修饰了

此时*p被const修饰后，再想通过地址修改变量y的值就会报错

另外的，const可以放在 * 的前面，也可以放在 * 的后面

1.const int *p

2.int const *p

3.int * const p

1和2中，const都在 * 的左边，此时修饰的是*p，也就是此时我们不能使用*p修改其指向空间的内容，但是我们仍然可以改变*p指向的空间

3中const在 * 的右边，此时修饰的是p，也就是此时我们不能改变*p指向的空间了，但是仍然可以使用*p修改其指向空间的内容

有点绕，但是不难理解。

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3.assert断言

C语言中有宏assert()，被称为断言。我们可以在括号中输入一个表达式作为参数，若表达式的结果为真，程序继续执行，结果为假则报错并终止运行。

例如在上面const的讲解中，假设const只修饰了变量y，我们希望避免误操作导致使用了地址修改其数值，此时就可以使用assert()宏，使用之前记得包含<assert.h>头文件。

我们将y初始化为0并且使用const修改后，不希望后续操作中修改其数值，就使用assert(y==0)来验证变量y的数值是否被修改，此时再使用地址来修改其数值就会报错

assert()的使用对程序员是十分友好的，它不仅能给出出错的行号，同时当我们已经确认程序无误后，不需要再做断言，我们就可以在头文件#include <assert.h>前面定义一个宏NDEBUG

#define NDEBUG
#include <assert.h>

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4.传值调用和传址调用

先举个例子，我们写一个Add函数实现整型相加

#include <stdio.h>

int Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int a = 2;
	int b = 3;
	int ret = Add(a, b);
	return 0;
}

此处，我们将a和b的值传到了Add函数中，此时为传值调用，Add的形参和实参占用的是不一样的空间

在一些情况中，我们使用传值调用就可以解决问题，但是当我们在解决一些交换变量内容之类的问题的时候，传值调用就没有办法得到我们想要的效果，例如：

这是因为，传值调用中，实参传递给形参的时候，形参会创建一块临时空间来存放实参的值，所以此时形参和实参并不位于同一块空间，对形参的修改也影响不到实参

要解决这个问题，我们只需要把地址作为参数传入函数中

就顺利实现了我们想要的效果，这种方式就叫传址调用。

如果我们只需要使用变量值来进行计算，可以使用传值调用；但是当我们要在函数中修改实参的内容时，就要使用传址调用了

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5.数组名和指针访问数组

5.1 数组名的理解

实际上，数组名就是数组首元素的地址。验证如下：

#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;
}

我们创建一个数组，然后分别取arr和&arr[0]并打印地址，接着我们会发现二者完全一样

但是例外的，当我们运行这段代码时

#include <stdio.h>

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

输出的结果是40，也就是整个数组的大小，但是arr不是首元素地址吗？输出的应该是4或8才对

事实上数组名的理解有两个例外：

• sizeof内单独存放数组名时，此时的数组名表示整个数组，而不是首元素的地址，所以计算的是整个数组的大小
• 当我们&数组名的时候(&arr)，此时取出的不是首元素地址，而是整个数组的地址，+1的话也是跳过整个数组而不是跳过一个元素

除此之外，其他任何地方在使用数组名的时候都表示首元素地址

5.2 指针访问数组

在学习指针之前，我们访问数组的内容通常是这样的

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[10] = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

学习指针之后，我们就可以用这种方式

#include <stdio.h>

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

我们会发现，现在arr和p中存放的都是首元素的地址，所以arr和p是等价的，那么我们是否可以把arr[i]换成p[i]呢

完全没问题。而且我们也可以将*(p+i)替换成*(arr+i)

 也就是说,arr[i]和*(arr+i)其实是等价的，按照交换律

* ( arr + i ) == * ( i + arr )

∴ arr [ i ] == i [ arr ]

 

这种方法虽然可以，但是并不推荐这么做。平时我们还是最好按照习惯去写

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6.一维数组作为函数参数

我们知道，数组也可以作为参数传递给函数。但是实际上传参的时候并不是传递一整个数组，而是传递数组的首元素地址。

例如我们分别在函数外和函数内分别求一个数组的元素个数

因为只是把数组的首元素地址传入了函数中，所以无法得到正确的数组元素个数。另外，函数的形参既可以写成上图中数组的形式，也可以写成指针的形式

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7.二级指针

我们知道，指针变量内部存放了变量的地址，但是指针变量本身也是个变量，也有自己的地址，那么：指针变量的地址该存到哪里呢？

这里就引入二级指针的概念了

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 10;
    int *pa = &a;
    int **ppa = &pa;
    return 0;
}

二级指针的一个显著标志就是有两颗 *，后一个 * 说明ppa是指针变量，前一个 * 和 int 组合说明ppa指向的类型是 int * 类型的变量。

 （地址随便编的）

对二级指针解引用就像剥洋葱一样，一层解完解下一层

*ppa = pa

*pa = a

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8.指针数组和数组指针

8.1 指针数组

学习指针数组的时候很多人都容易混淆：指针数组是数组还是指针？

实际上很容易区分，就像整型数组是存放整型的数组、字符数组是存放字符的数组一样：指针数组就是存放指针的数组。

指针数组的每个元素都是一个指针，也就是一个地址，分别指向不同的区域。

这么说来，前面提到数组名就是数组首元素地址，那么我们是否能使用指针数组模拟二维数组呢？

8.2 指针数组模拟二维数组

#include <stdio.h>

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

上面这段代码中，arr是一个指针数组，操作符[ ]的优先级比 * 高，所以arr先和[ ]结合，代表arr是一个数组，arr前面的int *说明了数组内的元素类型

虽然我们可以使用指针数组模拟二维数组，但是二维数组中的元素都是连续的，而指针数组中的元素并不连续。

8.3 数组指针变量

同上，数组指针变量就是指向数组的指针变量，存放了数组的地址，实质上是一个指针变量

那么问题来了，你能认得出哪个是指针数组哪个是数组指针吗

int  *p [10]

int (*p)[10]

上面刚提到，操作符[ ] 的优先级比 * 高，要创建一个数组指针变量，就要用括号将*和指针变量名括起来，变量名先和*结合说明是一个指针变量，否则就会先和[ ]结合变成一个数组，所以第一个是指针数组，第二个是数组指针变量

现在我们知道了数组指针变量是用来存放数组的地址的，现在试试使用&操作符将数组的地址存到数组指针中吧

数组指针的类型很好区分，我们去掉指针变量名，剩下的就是数组指针的类型：

type (*p ) [ ]

<type>是数组指针指向的数组的元素类型，方括号中的数字就是数组指针指向的数组的元素个数

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9.二维数组传参的本质

前面我们已经使用指针数组模拟过二维数组了，实际上，二维数组传参的本质和其十分相似。

二维数组，可以看作每个元素都是一个一维数组的数组，前面我们在学习中也知道了数组名就是数组的首元素地址。所以二维数组传参的时候实际上就是传递了首元素的地址——也就是第一个一维数组的地址。

那么我们用二维数组名加减整数，就可以访问其内部的一维数组；再对其内部一维数组的地址加减整数，就可以访问一维数组中的每一个元素。

通过这两层关系，我们就可以实现访问二维数组的每一个元素。

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10.字符指针变量

我们知道指针变量的类型有int *,char *等等，而类型为char *的字符指针变量也有一些知识需要我们了解

平时我们可能很少使用到char *类型的指针变量，顶多可能偶尔会写到这样的代码

#include <stdio.h>

int main()
{
    char ch = 'w';
    char *pc = &ch;
    return 0;
}

很简单，很表层，但是字符指针变量并不仅限于这点功能

还有一种使用方法如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
    char *pc = "hello";
    printf("%s\n", pc);
    return 0;
}

可能有些同学会以为我将“hello”这一个字符串都放在字符指针中了，实际上，当我们想将一个字符串存到字符指针中时，其实只是把首字符的地址放在了这个字符指针中

《剑指offer》中有一道和字符指针、字符串相关的笔试题，通过这道题我们再对字符指针有一个深入的了解

#include <stdio.h>
int main()
{
 char str1[] = "hello bit.";
 char str2[] = "hello bit.";
 const char *str3 = "hello bit.";
 const char *str4 = "hello bit.";
 if(str1 ==str2)
 printf("str1 and str2 are same\n");
 else
 printf("str1 and str2 are not same\n");
 
 if(str3 ==str4)
 printf("str3 and str4 are same\n");
 else
 printf("str3 and str4 are not same\n");
 
 return 0;
}

 运行这段代码，输出如下

当我们使用相同的字符串去初始化两个数组的时候，他们会开辟出不同的空间；而当几个不同的指针指向同一个字符串的时候，实际上这些指针指向了同一块内存。

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11.函数指针变量

11.1 函数指针变量的理解

根据之前学习不同指针变量的经验，我们不难理解：函数指针变量就是存放函数的地址的指针变量

难道函数也有地址吗？我们可以测试一下

#include <stdio.h>

void test()
{
    printf("hello");
}

int main()
{
    printf("%p\n", test);
    printf("%p\n", &test);
    return 0;
}

随便创建一个函数，我们尝试打印它的地址，输出结果如下

确实打印出来了地址，而且我们发现直接用函数名和&函数名都可以获得函数的地址

说明：函数名就是函数的地址

知道了怎么取出函数的地址，我们就要知道怎么存放函数地址。函数指针变量的指针类型长得其实和数组指针非常相似:

type (*p ) (  )

其中，<type>是函数指针指向的函数的返回类型，*后面跟着函数指针变量名，第二个括号内填入函数指针指向的函数的不同参数类型

例如：

#include <stdio.h>

void test()
{
    printf("hello");
}

int Add(int x,int y)
{
    return x + y;
}

int main()
{
    void (*p1)() = test;
    int (*p2)(int, int) = Add; //第二个括号中可以只写类型不写参数名
    return 0;
}

11.2 函数指针变量的使用

我们知道，平时调用函数的时候一般只会写函数名，而函数名也是函数的地址，我们将函数地址存到指针变量中后，指针变量名是否就和函数名等价了呢？

#include <stdio.h>

int Add(int x,int y)
{
    return x + y;
}

int main()
{
    int (*p)(int, int) = Add;
    printf("%d\n", (*p)(2, 3));
    printf("%d\n", p(3, 5));
    return 0;
}

事实上，不管是否对函数指针解引用，我们都可以调用函数指针指向的函数

输出结果：

---

12.typedef关键字

typedef 可以帮助我们将一些复杂的类型重命名

例如我觉得 unsigned int 这个类型太长了，写代码不方便，能不能改简单一点呢？

我们只需要：

typedef unsigned int uint;

上面，我们就使用了 typedef 将 unsigned int 重命名为了 uint ，在后续的代码中我们只需要使用 uint 就可以实现 unsigned int 的功能了

当然，指针变量也能修改

typedef int* pty_t;

但是对于数组指针和函数指针，修改的方式就有所不同了，我们要在第一个括号内部修改新类型名

typedef int(*parr_t)[10];
typedef void(*pfun_t)(int,int);

---

13.函数指针数组和转移表

13.1 函数指针数组

存放函数的地址的数组就是函数指针数组，我们已经学习了指针数组和函数指针，那么你知道函数指针数组该怎么定义吗？

type (*parr [ ]) ( )

 其中，parr先和 [ ] 结合，说明是一个数组，其内部元素类型是 type(* )( ) 

13.2 转移表

学习函数指针数组后，我们就可以用它制作转移表

例如我们写一个计算器，没学函数指针数组之前会这样写
 

#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;
}

 会发现，其中有很多段代码是重复的，太长了且太冗余

当我们使用函数指针数组后，就可以省去switch中的大段重复代码

#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 x, int y) = {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("输⼊错误\n");
        }
    } while (input);
    return 0;
}

上面这段代码中的函数指针数组就是转移表。转移表是一种数据结构，主要用于存储预先计算的结果，以便在需要时进行快速查找。

---

14.回调函数

回调函数就是通过函数指针调用的函数

例如上面的实现计算机功能中有这么一段代码

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;
        }

我们可以写一个函数来避免重复的代码，将上面的add、sub、mul、div函数作为参数传入

void calc(int (*pf)(int, int))
{
    int ret = 0;
    int x, y;
    printf("输⼊操作数：");
    scanf("%d %d", &x, &y);
    ret = pf(x, y); //通过指针调用函数
    printf("ret = %d\n", ret);
}

此时pf被用来调用其指向的函数，被调用的函数就是回调函数

优化后的代码：

switch (input)
{
case 1:
    calc(add);
    break;
case 2:
    calc(sub);
    break;
case 3:
    calc(mul);
    break;
case 4:
    calc(div);
    break;
case 0:
    printf("退出程序\n");
    break;
default:
    printf("选择错误\n");
    break;
}

明显更加简洁，避免了代码的重复

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