零基础学C语言知识总结十：二级指针指针数组和指向函数的指针

Posted 2022-11-05 一起学编程

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了零基础学C语言知识总结十：二级指针指针数组和指向函数的指针相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

二级指针 (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。指针可以指向一份普通类型的数据，例如 int、double、char 等，也可以指向一份指针类型的数据，例如 int *、double *、char * 等。如果一个指针指向的是另外一个指针，我们就称它为二级指针，或者指向指针的指针。,我们先看看二级指针，它们关系如下：

int a =100;//一个普通变量
int *p1 = &a;//一个一级指针p1指向a变量的地址
int **p2 = &p1;//一个二级指针p2指向p1指针的地址
//	p2   ->   p1   ->   a
//	&p1       &a       100

/*规律：
一级指针 指向变量的地址
二级指针 指向一级指针的地址
三级指针 指向二级指针的地址
依次类推....

指针变量也是一种变量，也会占用存储空间，也可以使用&获取它的地址。C语言不限制指针的级数，每增加一级指针，在定义指针变量时就得增加一个星号*。p1 是一级指针，指向普通类型的数据，定义时有一个*；p2 是二级指针，指向一级指针 p1，定义时有两个*。

多级指针的话就是：

int ***p3 = &p2;//三级指针
int ****p4 = &p3;//四级指针
int *****p5 = &p4;//五级指针

//实际开发中会经常使用一级指针和二级指针，几乎用不到高级指针。

想要获取指针指向的数据时，一级指针加一个*，二级指针加两个*，三级指针加三个*关系如下：

#include <stdio.h>
int main() 

	int a = 100;
	int *p1 = &a;
	int **p2 = &p1;
	int ***p3 = &p2;

	printf("%d, %d, %d, %d\\n", a, *p1, **p2, ***p3);//他们的值都是一样的
	printf("&p2 = %#X, p3 = %#X\\n", &p2, p3);//所指向的地址也是一样的
	printf("&p1 = %#X, p2 = %#X, *p3 = %#X\\n", &p1, p2, *p3);
	printf(" &a = %#X, p1 = %#X, *p2 = %#X, **p3 = %#X\\n", &a, p1, *p2, **p3);

	return 0;

//以三级指针 p3 为例来分析上面的代码。***p3等价于*(*(*p3))。*p3 得到的是 p2 的值，
  也即 p1 的地址；*(*p3) 得到的是 p1 的值，也即 a 的地址；经过三次“取值”操作后，*(*(*p3)) 
  得到的才是 a 的值。

指针数组、指向函数的指针、指向二维数组的指针

指针数组：

指针变量和普通变量一样，也能组成数组,如果一个数组中的所有元素保存的都是指针，那么我们就称它为指针数组。指针数组的定义形式一般为：

数据类型 * 名字 [数组长度]；
这里注意 [ ]的优先级比 * 来得高
int *a [10];
这里说明a是一个数组，包含了10个元素，每个元素的类型为int *。

除了每个元素的数据类型不同，指针数组和普通数组在其他方面都是一样的，下面是一个简单的例子：

#include<stdio.h>
int main(void) 

	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;

	//定义一个指针的数组
	int *an[3] =  &a,&b,&c ;//由于里边每一个元素都是指针，所以利用取地址符&，指向abc三个变量

	//这里定义一个指向指针数组的指针，由于数组已经是指针了，所以要用到二级指针
	int **p = an;//由于数组本身就是表示一个地址所以不用取地址符&

	printf("%d %d %d\\n", *an[0], *an[1], *an[2]);
	printf("%d %d %d\\n", **(p + 0) , **(p + 1), **(p + 2));

	return 0;


//arr 是一个指针数组，它包含了 3 个元素，每个元素都是一个指针，在定义 arr 的同时，
我们使用变量 a、b、c 的地址对它进行了初始化，这和普通数组是多么地类似。

    parr 是指向数组 arr 的指针，确切地说是指向 arr 第 0 个元素的指针，
它的定义形式应该理解为int *(*parr)，括号中的*表示 parr 是一个指针，
括号外面的int *表示 parr 指向的数据的类型。arr 第 0 个元素的类型为 int *，
所以在定义 parr 时要加两个 *。

指针数组还可以和字符串数组结合使用:

#include <stdio.h>
int main()

    char *str[3] =   //定义一个字符串数组 长度为3
        "c.biancheng.net",
        "C语言中文网",
        "C Language"
    ;

    printf("%s\\n%s\\n%s\\n", str[0], str[1], str[2]);//依次输出每个字符串
    return 0;

指向函数的指针:

一个函数总是占用一段连续的内存区域，函数名在表达式中有时也会被转换为该函数所在内存区域的首地址，这和数组名非常类似。我们可以把函数的这个首地址（或称入口地址）赋予一个指针变量，使指针变量指向函数所在的内存区域，然后通过指针变量就可以找到并调用该函数。这种指针就是函数指针。

数据类型 *指针名 （数据类型 参数）；

数据为函数返回值类型，指针名称，括号里边为函数参数列表。参数列表中可以同时给出参数的类型和名称，
也可以只给出参数的类型，省略参数的名称，这一点和函数原型非常类似。

注意( )的优先级高于*，第一个括号不能省略，如果写作returnType *pointerName(param list);就成了函数原型，它表明函数的返回值类型为returnType *

用指针来实现对函数的调用：

#include <stdio.h>

//返回两个数中较大的一个
int max(int a, int b)
    return a>b ? a : b;

int main(void)

    int x, y, maxval;
    //定义指向函数指针*pmax
    int (*pmax)(int, int) = max;  //也可以写作int (*pmax)(int a, int b)
					  //要注意的是定义必须和函数形式一致
    printf("Input two numbers:");
    scanf("%d %d", &x, &y);

    maxval = (*pmax)(x, y);//将函数调用并指针赋值
    printf("Max value: %d\\n", maxval);

    return 0;


 // maxval 对函数进行了调用。pmax 是一个函数指针，在前面加 * 就表示对它指向的函数进行调用。
   注意( )的优先级高于*，第一个括号不能省略。

指向二维数组的指针：

（复盘一下二维数组的知识）二维数组在概念上是二维的，有行和列，但在内存中所有的数组元素都是连续排列的，它们之间没有“缝隙”。以下面的二维数组 a 为例：

int a[3][4] =  0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ;

a就是像一个矩阵：
0   1   2   3
4   5   6   7
8   9  10  11

但在内存中，a 的分布是一维线性的，整个数组占用一块连续的内存：
【0】【1】【2】【3】【4】【5】【6】【7】【8】【9】【10】【11】

C语言中的二维数组是按行排列的，也就是先存放 a[0] 行，再存放 a[1] 行，最后存放 a[2] 行；每行中的 4 个元素也是依次存放。数组 a 为 int 类型，每个元素占用 4 个字节，整个数组共占用 4×(3×4) = 48 个字节。

C语言把一个二维数组分解成多个一维数组来处理。对于数组 a，它可以分解成三个一维数组，即 a[0]、a[1]、a[2]。每一个一维数组又包含了 4 个元素，例如 a[0] 包含`a[0][0] 、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]。

为了更好的理解指针和二维数组的关系，我们先来定义一个指向 a 的指针变量 p：

int (*p)[4] = a;
//括号中的*表明 p 是一个指针，它指向一个数组，数组的类型为int [4]，
  这正是 a 所包含的每个一维数组的类型。

[ ]的优先级高于*，( )是必须要加的，如果赤裸裸地写作int *p[4]，那么应该理解为int *(p[4])，p 就成了一个指针数组，而不是二维数组指针。

对指针进行加法（减法）运算时，它前进（后退）的步长与它指向的数据类型有关，p 指向的数据类型是int [4]，那么p+1就前进 4×4 = 16 个字节，p-1就后退 16 个字节，那么这正好是数组 a 所包含的每个一维数组的长度。也就是说，p+1会使得指针指向二维数组的下一行，p-1会使得指针指向数组的上一行。

按照上面的定义，我们来看看代码：

#include <stdio.h>
int main(void)

    int a[3][4] =  0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ;
    int (*p)[4] = a;

    printf ( "%d\\n",  sizeof(*(p+1))  );//这里输出是16
    return 0;

*(p+1)+1表示第 1 行第 1 个元素的地址：*(p+1)单独使用时表示的是第 1 行数据，放在表达式中会被转换为第 1 行数据的首地址，也就是第 1 行第 0 个元素的地址，因为使用整行数据没有实际的含义，编译器遇到这种情况都会转换为指向该行第 0 个元素的指针；就像一维数组的名字，在定义时或者和 sizeof、& 一起使用时才表示整个数组，出现在表达式中就会被转换为指向数组第 0 个元素的指针。

*(*(p+1)+1)表示第 1 行第 1 个元素的值。很明显，增加一个 * 表示取地址上的数据：**

规律：
a+i == p+i
a[i] == p[i] == *(a+i) == *(p+i)
a[i][j] == p[i][j] == *(a[i]+j) == *(p[i]+j) == *(*(a+i)+j) == *(*(p+i)+j)


#include<stdio.h>
int main(void) 
	int a[3][4] =  1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 ;
	int i, j;
	int(*p)[4] = a;//定义一个指向二维数组的指针p
					
	for (i = 0; i < 3; i++) 
		for (j = 0; j < 4; j++) 

			printf("%d ", *(*(p+i)+j));//利用二级指针就可以访问到i行j列的元素
					//*(p+i)：一维数组
		printf("\\n");		//*(*(p+i)+j)  二维数组
	

	return 0;



/*输出：
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12


数组名 a 在表达式中也会被转换为和 p 等价的指针！

指针数组和二维数组指针在定义时非常相似，但是括号的位置不同所表示的意思也就天壤之别：

int *(p1[5]);  //指针数组，可以去掉括号直接写作 int *p1[5];
int (*p2)[5];  //二维数组指针，不能去掉括号

指针数组和二维数组指针有着本质上的区别：

指针数组是一个数组，只是每个元素保存的都是指针，以上面的 p1 为例，在32位环境下它占用 4×5 = 20 个字节的内存。二维数组指针是一个指针，它指向一个二维数组，以上面的 p2 为例，它占用 4 个字节的内存。

至于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。一般不常用。

结束语：

程序在运行过程中需要的是数据和指令的地址，变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符：在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址；程序被编译和链接后，这些名字都会消失，取而代之的是它们对应的地址。指针就是存放地址的一种变量。

常见的的指针：