一网打尽：指针和数组
Posted 二球悬铃木丶
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了一网打尽：指针和数组相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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第一回 三十二个关键字 心性修持大道生
没看过第一回？ 点这里
第二回 悟彻指针真妙理 归本数组合元神
前言
大家好！我们又见面了，今天更新了第二回的内容，一起来看看叭。
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提示：以下是本篇文章正文内容
一、指针
1.1 指针的内存布局
先看下面的例子：
int a = 5；
int *p = &a;
这里定义了一个指针p，但是指针到底是什么呢？
我们前面已经学习了int、char等数据类型，他们大小不一。
我么可以把它们看做是不同型号的模具压出来的，如下图：
int类型的模具压一下是4个字节，char类型压一下是1个字节…
我们定义一个整型变量a，就好比用int类型的模具在内存上压了一下，发现压了四个字节。
指针也是一种数据类型，那我们就用int*作为模具在内存上压一下， （在32位系统下）发现指针变量也占4个字节，于是这四个字节的空间被命名为p，p里面只能存放某个内存地址。并且这个某个内存的地址开始的连续4个字节只能存放int类型的数据。
图解：
思考：为什么p只能存放某个内存地址呢？？
在锤子眼里，什么东西都是钉子。
在指针眼里，什么东西都是地址。
也就是说，不论我们在指针变量里放什么，都会被视作地址。
Tips：指针变量的大小与类型无关，32位系统下均为4.
1.2 小兔子要开几扇门？
* 是解引用操作符，* 通过对指针进行解引用操作，可以修改被指向地址存放的值。
举个例子：
#include<stdio.h>
int main()
int a = 0;
int* p = &a;
*p = 10;
printf("%d", a);
打印结果为10，这说明*pa找到了内存中的某个区域，将其改为10.
这时细心的小伙伴就发现了，你只举了int * 类型的例子，可是指针变量有这么多类型，大小也都是4个字节，有什么区别吗？
我们看以下例子：
int main()
int a = 64;
char* p = &a;
*p = 10; //只有一个字节的访问权限，只能修改a中的一个字节
我们首先定义整型变量a，其值为64，十六进制存储为0x00000400
p是一个char*类型的指针，*p = 10； 这条语句只能改变了a的一个字节里面的数据。
因而修改后a的值为0x0000040a
指针变量类型实际上决定了在解引用时能访问几个字节。
1.3 int *p = NULL 和 *p = NULL 的区别
先看下面的代码：
int *p = NULL;
这段代码的意思是：定义一个指针变量p，它指向的内存里存放一个int类型的数据；定义p的同时把p的值设为0x00000000，这个过程叫做初始化。
int *p ;
*p = NULL;
这段代码的意思是：定义一个指针变量p，它指向的内存里存放一个int类型的数据；定义p的同时，我们不知道p里面存的是哪个地址，这个地址可能是非法的；接着我们把*p的值改为0x00000000，也就是说，我们在内存里随便找了个地址，对它进行了一些操作，这种做法明显是错误的。
对于这种指针，我们称为野指针，又称为野狗。
野狗的特点： 1.没人要，可能出现在任何地方。
2.和野狗玩耍，可能出现严重的后果。
为了避免出现野狗伤人，我们在定义指针变量时一定要初始化。
1.4 如何将数值存储到指定的内存地址
如果我们想往一个指定的地址写入数据，比方说想在0x004ffd80中写入0x100，可用以下代码：
int *p = (int*)0x004ffd80;
*p = 0X100;
这玩意必须得强制类型转换，这样0x001ffd80才不会被看做是一个整型数据。
为什么是0x004ffd80这个地址呢？
因为并不是所有内存中的地址我们都有权限访问，
这个地址是通过定义整型变量 i 从监视窗口得到的，所以我们可以偷偷使用。
Tips：VS2019这样做是不行的，因为每次编译器为整型变量 i 分配的地址是不同的。
第一次分配的可用地址第二次使用不一定合法。
经过尝试，编译器会报如下的错误。
二、数组
2.1 数组的内存布局
先看下面的例子：
int array[5];
定义一个整型数组array，数组有五个元素，每个元素的类型是int。
当我们定义一个数组array时，编译器根据其元素类型和元素个数为其分配内存空间，并将其命名为array。
名字array一旦和这块内存匹配就不能被改变，array[0]是数组的元素，但不是元素的名字，数组的每个元素都是没有名字的。
2.2 &array[0]和&array的区别
请看以下代码：
#include<stdio.h>
int main()
int array[5] = 0 ;
printf("%p\\n", &array);
printf("%p\\n", &array[0]);
执行后我们发现结果是一样的，但是意义是不一样的。
&array[0]是取数组首元素的地址，&array是取整个数组的地址，整个数组的地址在数值上和首元素地址是一样的，因而打印结果一样。
执行以下代码，
#include<stdio.h>
int main()
int array[5] = 0 ;
printf("%p\\n", &array[0]);
printf("%p\\n", &array[0]+1);
printf("%p\\n", &array);
printf("%p\\n", &array + 1);
我们发现他们的步长是不同的。
&array[0]+1步长为4，跳过了一个数组元素大小的内存空间
&array+1步长为20，跳过了一整个数组大小的内存空间
2.3 数组名a作为左值和右值的区别
一般来说，赋值运算符左边的是左值，右边的是右值。
左值和右值有什么区别呢？
我们执行以下代码：
#include<stdio.h>
int main()
const int a = 5;
a = 10;
编译器报错了，内容是 表达式必须是可修改的左值 。
这说明左值是可修改的，而要修改一个变量的值，我们就需要它的地址，通过地址去找到它并修改。
假定有一条语句a = b；
左值：编译器认为a的含义是a代表的地址。
右值：编译器认为b的含义是b所在地址存储的内容。
（图隔开）
既然明白了左值和右值的区别，我们来看数组作为左值、右值的情况。
左值：
#include<stdio.h>
int main()
int array[5] = 0 ;
array[0] = 10;
我们知道数组的每个元素是没有名字的，但是可以通过它的地址找到它，这样就把10赋进去了。这说明array[0]的含义是array[0]代表的地址。
#include<stdio.h>
int main()
int array[5] = 0,1,2,3,4 ;
array[0] = array[1];
array[0] = array[1];这条语句，执行胡array[0]的内容变为1，说明数组元素作为右值时，array[1]的含义是这个地址存储的内容。
Tips:数组名不能作为左值。
三、金箍棒和九齿钉耙—指针和数组的区别
指针和数组看似有许多共同点，实际二者完全不同。
指针就是指针，数组就是数组。
你可以认为他们是两个串通好的坏女人，经常穿着对方的衣服来哄骗你。
3.1 以指针的形式访问和以下标的形式访问指针
请看以下代码：
char *p = "abcdef";
这里我们定义了一个指针变量p，它本身在栈上占四个字节，他存储了一块内存空间的首地址，这块内存空间位于静态区，大小为7个字节。（字符串末尾带’\\0’）如果我们现在想访问字符‘e’，有两种方式：
1.以指针形式访问：*(p+4)
找到p里面存储的地址，加上4个字符的偏移量，得到新的地址，然后解引用得到‘e’
2.以下标形式访问： p[4]
找到p里面存储的地址，加上4个元素的偏移量，得到新的地址，然后解引用得到‘e’
经过这么一折腾，我们发现：这不是一样吗？
没错，以指针形式访问和以下标形式访问没有本质区别。
但这似乎是指针和数组唯一的联系了。
3.2 a和&a的区别
我们先看一个例子：
int main()
int a[5] = 5, 4, 3, 2, 1;
int *ptr = (int *)(&a + 1);
printf( "%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1));
return 0;
程序的输出是什么呢？
&a+1，取数组的首地址，向后走一整个数组的步长，变成了a[5],显然已经越界，但是有问题吗？没有问题。
为什么呢？
打个比方，我没有访问银行柜台的权限，但是我总有看一眼柜台的权限吧？
我确实指向了a[5]，但并不代表我要去做什么非法的事情。
int *ptr = (int *)(&a + 1);将刚刚得到的地址强制类型转换赋值给ptr
*(a + 1), a是数组首元素的地址，+1变为第二个元素地址，解引用后输出4
*(ptr - 1)， ptr指向a[5]，-1指向a[4]，解引用得到1
3.3 指针和数组的定义和声明
先思考：定义是什么？ 声明又是什么？
int i；
extern int x ;
谁是定义？谁是声明？
话不多说，上图。
声明的经典例子：函数的声明
void Print(int x,int y)
我们已经知道声明是不分配空间的，
那么下面的式子完全等价：
extern int a[]；
extern int a[100];
编译器完全不需要知道这个数组有几个元素，他只要知道a数组的定义在别的地方，还知道这个数组a的起始地址。
这样数组内的每个元素的地址都可以通过起始地址计算出来。
（配图分割）
如果我们定义了一个数组，在另外一个文件中使用，其声明也必须是数组。
举例：
如果定义为数组，声明为指针，会是什么效果呢
编译器认为a是一个指针变量占四个字节，它直接取了数组前四个字节作为存储的地址，= =
这个地址的有效性不得而知。
一样的，如果定义指针，声明为数组，也是错的！！！
（配图）
3.4 指针和数组的对比
四、指针数组和数组指针
指针数组？函数指针？绕晕了吗，没关系，博主带你一探究竟。
4.1 指针数组和数组指针的内存布局
指针数组： 指针数组是一个数组，数组的每个元素是指针，数组占多少字节由元素个数决定即N*sizeof(a[0])。
数组指针： 数组指针是一个指针，指针指向一个数组，32位系统下，指针占4个字节，至于其指向的数组大小是未知的。
猜猜看，下面谁是指针数组，谁是数组指针？
Tips：注意操作符的优先级。
int* a[10];//式子1
int(*a)[10];//式子2
式子1：由于[ ]的优先级高于 * ，式子1中a先和[ ]结合，说明a是一个数组，接着与 * 结合，说明数组里的每个元素是 int * 类型，即数组p里面存放了10个指针，最后和int结合，说明指针指向的内容的数据类型为int，所以p是一个由指向整型数据的指针组成的数组。
式子2：由于*p有小括号，p先和 * 结合，说明p是一个指针，接着与[ ]结合，说明p指向的内容是数组，接着与int 结合，说明数组的元素类型为int，所以p是一个指向整型数组的指针。
4.2 数组指针的步长
通过这个报错，我们可以知道：
把变量名去掉，剩下的部分就是数组指针的类型。
再看一个例子：
#include<stdio.h>
int main()
char a[5] = 'A','B','C','D' ;
char(*p3)[5] = &a;
//char(*p4)[5] = a;
printf("%p\\n", p3);
printf("%p\\n", p3+1);
return 0;
输出后我们发现p3+1的地址比p3的地址大5，
这说明数组指针的步长就是所指向的数组的大小。
4.3 地址的强制转换
请看这个例子：
struct Test
int num;
char* pc_Name;
short Date;
char a[2];
short b[4];
*p;
假设p的值为0x00000000，试求下列式子：
p+0x1=0x_________;
(unsigned int*)p+0x1=_________;
(unsigned long)p+0x1=0x______;
一个指针变量和整数相加减，结果是什么呢？
前面我们已经多次聊到步长，
p+0x1，这个0x1可不是普通的整数，实际上它是sizeof(Test) * 0x1,
由于结构体Test的大小为20个字节，因而答案为0x00000014.
不会判断结构体大小？点我！！！
(unsigned long)p+0x1,()是强制类型转换，指针变量p被转换成一个无符号长整型数，这样就变成了普通的加减法，加上+0x1就是直接加上1
(unsigned int*)p+0x1,()是强制类型转换，指针变量p被转换成一个指向无符号整型变量的指针，0x1实际上是0x1 * sizeof(unsigned int),因而答案为0x00000004
五、多维数组和多级指针
5.1 二维数组布局是棋盘吗？
初学时，我们把二维数组认为是几行几列的棋盘，这样方便理解。
实际上并不是这样，因为内存是线性的。
实际上的布局是这样：
没错，就是把他们拼起来2333…
即学即用，来看这题：
#include<stdio.h>
int main()
int a[3][2] = (0,1),(2,3),(4,5) ;
int* p;
p = a[0];
printf("%d", p[0]);
我想你已经想出了答案，是0吗？NONONO，答案是1；
为什么呢？
因为这题是有坑的！！！
我们注意到初始化时使用了( ),括号表达式的结果是最右边那个表达式，因此实际上的初始化为：
int a[3][2] = 1,3,5 ;
p是数组第一行的地址，第一行的地址是第一个元素的首地址，所以p[0]作为右值时候是1.
5.2 经典例子
还没过瘾？再来一题。
int a[5][5];
int(*p)[4];
p = a;
求 &p[4][2] - &a[4][2] 的值。
直接运用图解：
六、函数指针
6.1 函数指针的定义
经过前面的学习，我们应该能猜到：函数指针是一个指向函数的指针。
举例：
int* (*p)(int n);
这是一个函数指针，函数的参数是int，返回值类型为int*
6.2 函数指针的使用
例1：用（*p）代替函数名
#include<stdio.h>
void Print(int x)
printf("%d", x);
int main()
void (*pf)(int x);
pf = &Print;
int a = 5;
(*pf)(a);
例2：回调函数
回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。
如果把函数的指针作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或者条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或者条件进行响应。
请看以下代码：
#include<stdio.h>
void menu()
printf("***************\\n");
printf("*** 1.Add ***\\n");
printf("*** 2.Sub ***\\n");
printf("*** 3.Mul ***\\n");
printf("***************\\n");
int Add(int x, int y)
return x + y;
int Sub(int x, int y)
return x - y;
int Mul(int x, int y)
return x * y;
void Calc(int (*pf)(int x, int y))
int x = 0;
int y = 0;
int ret = 0;
printf("please input x and y:");
scanf("%d%d", &x, &y);
ret = pf(x, y);
printf("%d", ret);
int main()
menu();
int input = 0;
scanf("%d", &input);
switch (input)
case 1:
Calc(Add);
break;
case 2:
Calc(Sub);
break;
case 3:
Calc(Mul);
我们通过使用回调函数，代码整体非常简洁，原因是Calc以函数指针为参数，只需要接受函数。
试想，如果没有Calc这个函数，我们需要在每个单独的函数里都要插入“请输入两个数x和y”，还有一系列相关的重复语句。
如果不用回调函数，我们就会遇到下面的代码：
int main()
menu();
int input = 0;
scanf("%d", &input);
int x = 0;
int y = 0;
int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
int d = 0;
switch (input)
case 1:
printf("please input x and y:");
scanf("%d%d", &x, &y);
Add(x, y);
break;
case 2:
printf("please input a and b:");
scanf("%d%d", &a, &b);
Sub(a, b);
break;
case 3:
printf("please input c and d:");
scanf("%d%d", &c, &d);
Mul(c,d);
break;
这太繁杂了，光是重复的语句就是一大堆，如果有十来个这样的函数，代码惨不忍睹。而回调函数就解决了重复语句过多的问题。
6.3 函数指针数组
没错，就是在p后面加一个[10],
int (*p[10])(char * pf)
你可以把一大群函数指针放进去。
总结
第二回至此结束，博主是小白一枚，讲解自有缺漏甚至错误，劳请斧正。
以上是关于一网打尽：指针和数组的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
干货 | Elasticsearch Nested 数组大小求解，一网打尽！
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