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浅析C++中的指针

发表于 更新于 分类于

注：本文中的int型变量为32位，占四个字节。

本篇内容旨在对指针数组、数组指针、指针函数、函数指针进行总结，也希望能在总结的同时能有更深入的理解。

数组指针

数组指针顾名思义是个指针，定义形如(*arr)[n]的一个数组指针，由于()的优先级最高，所以定义的是一个指针，这个指针指向含有n个元素的数组。

可以设计一个程序如下：

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#include<stdio.h>

int main(int argc,int* argv[])
{
  int a[3][4] = {1,2,3,4,
                 5,6,7,8,
                 9,10,11,12
  };
  int (*arr)[4] = a;
  printf("arr = %p\n",arr);
  printf("a[0][0] = %p\n",&a[0][0]);
  printf("ADDR(a[0][1]) = %p\n",&a[0][1]);
  printf("arr[1] = %p\n",++arr);
  printf("a[1] = %p\n",a[1]);
  return 0;
}

运行程序后输出结果如下:

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arr = 0x7ffefffb8810
a[0][0] = 0x7ffefffb8810
ADDR(a[0][1]) = 0x7ffefffb8814
arr[1] = 0x7ffefffb8820
a[1] = 0x7ffefffb8820

可以看到，初始化了arr后，其值与数组a[][]的首地址相同，而对arr的自增操作则使其值跳跃了整个数组的长度，该操作等同于二维数组a[][]的行地址加1，而进行如果下标操作a[0][1]，该元素的地址相对于a[0][0]只是增加了四个字节，即一个int型变量的长度。

我们可以很清晰的从下图理解数组指针：
数组指针

指针数组

指针数组的概念就相对简单，指针数组是个数组，只不过内部存的元素都是指针类型，由于[]的优先级要高于*，所以该数组的定义形如*arr[n]。

例子如下：

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#include<stdio.h>

int main(int argc,int* argv[])
{
  int a = 5,b = 10;
  int *arr[] = {&a,&b};
  printf("a = %d,b = %d\n",*(arr[0]),*(arr[1]));
  return 0;
}

程序输出结果如下：

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a = 5,b = 10

数组指针没有什么难度，只是用数组去存指针而已。

函数指针

函数指针其实在编程中相当有用，我们可以将函数的形参声明为函数指针，从而可以将函数的地址传入。

函数作为参数传递跟变量传递一样有两种方式：值传递，地址传递。但是值传递有一个不好之处在于太占用空间，假设在A函数中声明一个形如B函数的形参，而非形如B函数的函数指针，那么将B函数作为参数传入时，就要分配整个B函数的空间给该参数，而函数指针则只会传入一个地址。那么还有一个问题，在函数内部进行函数调用也是一样，而且不会进行值传递，但是在函数内部进行调用，不够灵活，同一类函数可以实现的功能不一样，形如B函数的函数功能和函数名可能有所不同，而每次调用不同的函数时都要去改变A函数未免太不方便，所以才要把函数地址当作参数进行传入。

设计一个程序如下：

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#include<stdio.h>
int cmp_min(int x,int y)
{
  return x < y?x:y;
}
int cmp_max(int x,int y)
{
  return x > y?x:y;
}
int cmp(int x,int y,int (*compare)(int,int))
{
  return (*compare)(x,y);
}
int main(int argc,int* argv[])
{
  int a = 5,b = 10;
  printf("the min of a,b is %d\n",cmp(a,b,cmp_min));
  return 0;
}

输入结果如下：

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the min of a,b is 5

值得一提的是，函数指针是一个指针，我们不能在声明函数指针的同时进行函数的定义，因为我们只是声明一个指针，我们只能声明一个函数指针，然后用一个定义过的函数去对该指针进行初始化，就像下面这样：

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#include<stdio.h>

int cmp_min(int x,int y)
{
  return x < y?x:y;
}
int main(int argc,int* argv[])
{
  int a = 5,b = 6;
  int (*compare)(int,int) = cmp_min;
  printf("the min of a,b is %d\n",(*compare)(a,b));
  return 0;
}

输出结果跟上面一样。

其实函数指针可以和指针数组结合起来使用，我们都知道函数名单独使用其实是一个地址，所以可以将其作为指针存于指针数组中，通过数组对其进行访问。

例子如下：

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#include<stdio.h>
int cmp_min(int x,int y)
{
  return x < y?x:y;
}
int cmp_max(int x,int y)
{
  return x > y?x:y;
}
int cmp(int x,int y,int (**compare)(int,int))
{
  printf("the min of a,b is %d\n",(*compare[0])(x,y));
  printf("the max of a,b is %d\n",(*compare[1])(x,y));
}
int main(int argc,int* argv[])
{
  int a = 5,b = 10;
  int (*arr[])(int,int) = {cmp_min,cmp_max};
  cmp(a,b,arr);
  return 0;
}

输出结果如下：

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the min of a,b is 5
the max of a,b is 10

在cmp(int x,int y,int (**compare)(int,int))中声明的函数形参使用了指针的指针，因为我们传入的是是数组的地址，需要先解引用获得数组内的函数地址，所以使用了指针的指针，也可以使用另一种形式：*compare[](int,int)，效果等同；如果我们在传参时使用了数组下标，则可以不用如此声明，直接声明为cmp(int x,int y,int (*compare)(int,int))即可。

指针函数

指针函数是个函数，只不过返回值是个指针类型，这也是一个比较简单的概念，就像变量返回一样，指针函数的定义形如*func()。