C語言之指針、數(shù)組和函數(shù)

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基本解釋
    1、指針的本質(zhì)是一個(gè)與地址相關(guān)的復(fù)合類型,它的值是數(shù)據(jù)存放的位置(地址);數(shù)組的本質(zhì)則是一系列的變量。
    2、數(shù)組名對(duì)應(yīng)著(而不是指向)一塊內(nèi)存,其地址與容量在生命期內(nèi)保持不變,只有數(shù)組的內(nèi)容可以改變。指針可以隨時(shí)指向任意類型的內(nèi)存塊,它的特征是“可變”,所以我們常用指針來操作動(dòng)態(tài)內(nèi)存。
    3、當(dāng)數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行傳遞時(shí),該數(shù)組自動(dòng)退化為同類型的指針。
    問題:指針與數(shù)組
    聽說char a[]與char *a是一致的,是不是這樣呢?
    答案與分析:
    指針和數(shù)組存在著一些本質(zhì)的區(qū)別。當(dāng)然,在某種情況下,比如數(shù)組作為函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行傳遞時(shí),由于該數(shù)組自動(dòng)退化為同類型的指針,所以在函數(shù)內(nèi)部,作為函數(shù)參數(shù)傳遞進(jìn)來的指針與數(shù)組確實(shí)具有一定的一致性,但這只是一種比較特殊的情況而已,在本質(zhì)上,兩者是有區(qū)別的。請(qǐng)看以下的例子:
    char a[] = "Hi, pig!";
    char *p = "Hi, pig!";
    上述兩個(gè)變量的內(nèi)存布局分別如下:
    數(shù)組a需要在內(nèi)存中占用8個(gè)字節(jié)的空間,這段內(nèi)存區(qū)通過名字a來標(biāo)志。指針p則需要4個(gè)字節(jié)的空間來存放地址,這4個(gè)字節(jié)用名字p來標(biāo)志。其中存放的地址幾乎可以指向任何地方,也可以哪里都不指,即空指針。目前這個(gè)p指向某地連續(xù)的8個(gè)字節(jié),即字符串“Hi, pig!”。
    另外,例如:對(duì)于a[2]和p[2],二者都返回字符‘i’,但是編譯器產(chǎn)生的執(zhí)行代碼卻不一樣。對(duì)于a[2],執(zhí)行代碼是從a的位置開始,向后移 動(dòng)2兩個(gè)字節(jié),然后取出其中的字符。對(duì)于p[2],執(zhí)行代碼是從p的位置取出一個(gè)地址,在其上加2,然后取出對(duì)應(yīng)內(nèi)存中的字符。
    問題:數(shù)組指針
    為什么在有些時(shí)候我們需要定義指向數(shù)組而不是指向數(shù)組元素的指針?如何定義?
    答案與分析:
    使用指針,目的是用來保存某個(gè)元素的地址,從而來利用指針獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn),那么在元素需要是數(shù)組的情況下,就理所當(dāng)然要用到指向數(shù)組的指針,比如在高維需要?jiǎng)討B(tài)生成情況下的多維數(shù)組。
    定義例子如下: int (*pElement)[2]。
    下面是一個(gè)例子:
    int array[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};
    int (*pa)[3]; //定義一個(gè)指向數(shù)組的指針
    pa = &array[0]; // '&'符號(hào)能夠體現(xiàn)pa的含義,表示是指向數(shù)組的指針
    printf ("%d", (*pa)[0]); //將打印array[0][0],即1
    pa++; // 猜一猜,它指向誰?array[1]?對(duì)了!
    printf ("%d", (*pa)[0]); // 將打印array[1][0],即4
    上述這個(gè)例子充分說明了數(shù)組指針—一種指向整個(gè)數(shù)組的指針的定義和使用。
    需要說明的是,按照我們?cè)诘谒钠懻撨^的,指針的步進(jìn)是參照其所指對(duì)象的大小的,因此,pa++將整個(gè)向后移 動(dòng)一個(gè)數(shù)組的尺寸,而不是僅僅向后移 動(dòng)一個(gè)數(shù)組元素的尺寸。
    問題:指針數(shù)組
    有如下定義:
    struct UT_TEST_STRUCT *pTo[2][MAX_NUM];
    請(qǐng)分析這個(gè)定義的意義,并嘗試說明這樣的定義可能有哪些好處?
    答案與分析:
    前面我們談了數(shù)組指針,現(xiàn)在又提到了指針數(shù)組,兩者形式很相似,那么,如何區(qū)分兩者的定義呢?分析如下:
    數(shù)組指針是:指向數(shù)組的指針,比如 int (*pA)[5]。
    指針數(shù)組是:指針構(gòu)成的數(shù)組,比如int *pA[5]。
    至于上述指針數(shù)組的好處,大致有如下兩個(gè)很普遍的原因:
    a)、各個(gè)指針內(nèi)容可以按需要?jiǎng)討B(tài)生成,避免了空間浪費(fèi)。
    b)、各個(gè)指針呈數(shù)組形式排列,索引起來非常方便。
    在實(shí)際編程中,選擇使用指針數(shù)組大多都是想要獲得如上兩個(gè)好處。
    問題:指向指針的指針
    在做一個(gè)文本處理程序的時(shí)候,有這樣一個(gè)問題:什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合于按行存儲(chǔ)文本?
    答案與分析:
    首先,我們來分析文本的特點(diǎn),文本的主要特征是具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性,一行文本的字符個(gè)數(shù)或多或少不確定,整個(gè)文本所擁有的文本行數(shù)也是不確定的。這樣的特征決定了用固定的二維數(shù)組存放文本行必然限制多多,缺乏靈活性。這種場(chǎng)合,使用指向指針的指針有很大的優(yōu)越性。
    現(xiàn)實(shí)中我們嘗試用動(dòng)態(tài)二維數(shù)組(本質(zhì)就是指向指針的指針)來解決此問題:
    圖示是一個(gè)指針數(shù)組。所謂動(dòng)態(tài)性指橫向(對(duì)應(yīng)每行文本的字符個(gè)數(shù))和縱向(對(duì)應(yīng)整個(gè)文本的行數(shù))兩個(gè)方向都可以變化。
    就橫向而言,因?yàn)橹羔樀撵`活性,它可以指向隨意大小的字符數(shù)組,實(shí)現(xiàn)了橫向動(dòng)態(tài)性。
    就豎向而言,可以動(dòng)態(tài)生成及擴(kuò)展需要的指針數(shù)組的大小。
    下面的代碼演示了這種動(dòng)態(tài)數(shù)組的用途:
    // 用于從文件中讀取以 '\0'結(jié)尾的字符串的函數(shù)
    extern char *getline(FILE *pFile);
    FILE *pFile;
    char **ppText = NULL; // 二維動(dòng)態(tài)數(shù)組指針
    char *pCurrText = NULL; // 指向當(dāng)前輸入字符串的指針
    ULONG ulCurrLines = 0;
    ULONG ulAllocedLines = 0;
    while (p = getline(pFile))
    {
    if (ulCurrLines >= ulAllocedLines)
    {
    // * 當(dāng)前豎向空間已經(jīng)不夠了,通過realloc對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。
    ulAllocedLines += 50; // 每次擴(kuò)展50行。
    ppText = realloc (ppText, ulAllocedLines * (char *));
    if (NULL == ppText)
    {
    return; // 內(nèi)存分配失敗,返回
    }
    }
    ppText[ulCurrLines++] = p; // 橫向“擴(kuò)展”,指向不定長(zhǎng)字符串
    }