指针与数组
指针与数组指针操作数组元素
在C语言中，数组名实际上就是一个指向数组首元素的指针。换句话说，可以把数组名视为指向了数组的第一个元素的内存地址。
例如，对于一个整型数组 int arry = {1, 2, 3, 4, 5}，我们可以通过数组名 arry 或者通过取指针操作符 &arry 来获取指向数组第一个元素的指针。数组名字是数组的首元素地址，但它是一个常量。
我们可以通过指针访问数组元素或者遍历整个数组。
#include <stdio.h>
int main()
{
int num1 = 10;
int num2 = 20;
int num3 = 30;
// 声明指针数组，存储指向 int 类型数据的指针
int* arr;
int **p = arr;
arr = &num1;// 将指针指向变量 num1
arr = &num2;// 将指针指向变量 num2
arr = &num3;// 将指针指向变量 num3
// 指针数组：存储3个char类型指针
char *str_array = {"Hello", "World", "C"};
// 通过指针数组访问存储的指针并输出对应的值
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
printf("*arr[%d]:%d, **p:%d\n", i, *arr, **p);
p++;
printf("*str_array[%d]:%s\n", i, str_array);
printf("*str_array[%d]:%d\n", i, *str_array);//字符串首字符的ASCII数值
}
return 0;
}
/*输出结果：
*prt=1, *arr=1
*(ptr + 2))=3
arr)=10
*prt=1
ptr:0x7fff864c8004, arr:0x7fff864c8000
*prt=10
ptr:0x7fff864c8008, arr:0x7fff864c8000
*prt=3
ptr:0x7fff864c800c, arr:0x7fff864c8000
*prt=4
ptr:0x7fff864c8010, arr:0x7fff864c8000
*prt=5
ptr:0x7fff864c8014, arr:0x7fff864c8000
address between prt and arr is 5
*/指针加减法
指针加减法允许我们将指针与一个整数相加/相减。加法/减法运算将根据指针所指向的数据类型来调整指针的位置。
如果是一个int，+1/-1的结果是增加/减少一个int的大小。
如果是一个char，+1/-1的结果是增加/减少一个char大小。
对于数组而言，可以通过指针加减法对其进行遍历。
指针与指针相减
[*]结果类型：两个指针相减的结果为 ptrdiff_t（定义于 ），表示有符号整数。
[*]计算方式：结果为两个指针之间的元素个数（以指针指向的类型大小为单位），而非字节数。
[*]例如：int *p 和 int *q 相差 16 字节，若 sizeof(int) = 4，则 q - p = 4（元素个数）。
[*]合法性条件：两个指针必须指向同一数组/同一字符串，否则行为未定义。
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
int main()
{
//数组元素距离
int arr = {1,2,3,4,5};
int *start = &arr, *end = &arr;
ptrdiff_t element_diff = end - start; //4,字符差
ptrdiff_t byte_diff = (char*)end - (char*)start;//16,字节差
printf("element_diff:%ld, byte_diff:%ld\n", element_diff, byte_diff);
//字符串字符差
char str[] = "Hello";
char *p = str;
while (*p) p++;
ptrdiff_t char_diff = p - str;//5,字符差，这里本质是一个char arr[]
printf("char_diff:%ld\n", char_diff);
int Data;
int (*p1) = Data; // 行指针，指向第一行
int (*p2) = Data + 2; // 行指针，指向第三行
ptrdiff_t row_diff = p2 - p1; // 2（行数差）
printf("row_diff:%ld\n", row_diff);
}
/*
测试结果：
element_diff:4, byte_diff:16
char_diff:5
row_diff:2
*/
[*]常见误区：直接相减结构体成员指针是未定义行为。如果想要计算结构体成员的偏移，应使用 offsetof 宏：
struct S { int a; double b; };
size_t offset = offsetof(struct S, b); // 正确获取偏移量
[*]非法情况：在C语言中，两个毫无关系的指针相减（即指向不同数组或非连续内存的指针相减）会导致未定义行为。C11标准规定：
[*]指针相减仅当两个指针指向同一个数组（或数组末尾之后的位置）时才合法。
[*]如果两个指针指向不同对象或无关内存，行为未定义，编译器可能：
[*]返回一个无意义的数值。
[*]导致程序崩溃。
[*]触发编译器优化后的意外行为。
指针数组和数组指针
指针数组
[*]定义：
一个数组，其每个元素都是指针，可以指向相同或不同类型的数据。
[*]声明方式：
type *array_name;
[*]type 是基类型（如 int, char 等）。
[*]size 是数组长度。
[*]特点：
[*]每个元素存储的是地址（指针）。
[*]内存大小 = size * sizeof(指针)（如64位系统中，每个指针占8字节）。
[*]应用场景：
[*]存储多个字符串（字符串数组）。
[*]动态分配多维数组的行指针。
#include <stdio.h>
int main()
{
int num1 = 10;
int num2 = 20;
int num3 = 30;
// 声明指针数组，存储指向 int 类型数据的指针
int* arr;
int **p = arr;
arr = &num1;// 将指针指向变量 num1
arr = &num2;// 将指针指向变量 num2
arr = &num3;// 将指针指向变量 num3
//指针数组：存储3个char类型指针
char *str_array = {"Hello", "World", "C"};
// 通过指针数组访问存储的指针并输出对应的值
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
printf("*arr[%d]:%d, **p:%d\n", i, *arr, **p);
p++;
printf("*str_array[%d]:%s\n", i, str_array);
printf("*str_array[%d]:%d\n", i, *str_array);//字符串首字符的ASCII数值
}
return 0;
}
/*运行结果：
*arr:10, **p:10
*str_array:Hello
*str_array:72
*arr:20, **p:20
*str_array:World
*str_array:87
*arr:30, **p:30
*str_array:C
*str_array:67
*/使用指针数组存储不同类型的数据
理论上，指针数组的确可以存储不同类型的数据，比如使用void*万能指针或者干脆存储结构体。但直接使用 void* 会绕过类型检查，需程序员自行保证类型正确性，而且不加注释的话有点比较难维护。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 1;
float b = 2.5;
char c = 'T';
// 声明指针数组，类型为void*
void* arr;
arr = &a;
arr = &b;
arr = &c;
printf("arr:%d\n", *(int*)arr);
printf("arr:%f\n", *(float*)arr);
printf("arr:%c\n", *(char*)arr);
//测试程序，这里不考虑字节对齐了
typedef struct
{
int a;
float b;
char c;
}Data;
Data data1 = {.a = 1,.b=1.1,.c = 'a'};
Data data2 = {.a = 2,.b=2.2,.c = 'b'};
Data* arr_data = {&data1, &data2};
printf("arr_data:%f\n", arr_data->b);
printf("arr_data:%c\n", ar
r_data->c);
return 0;
}
/*
测试结果
arr:1
arr:2.500000
arr:T
arr_data:1.100000
arr_data:b
*/数组指针
[*]定义：
一个指针，指向一个完整数组（而非单个元素）。
[*]声明方式：
type (*pointer_name);
[*]type 是数组元素的类型。
[*]size 是所指数组的长度（必须明确指定）。
[*]特点：
[*]指针本身占一个指针的大小（如8字节）。
[*]对指针进行 +1 操作时，会跳过整个数组的长度（size * sizeof(type) 字节）。
[*]应用场景：
[*]处理多维数组（如二维数组的行指针）。
[*]函数参数中传递多维数组。
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr =
{
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
// 定义数组指针，指向含有4个int的数组（即一行）
int (*ptr) = arr; // 指向第一行
for(int i = 0; i < 3; i++)
{
printf("ptr address:%p\n", ptr);
for(int j = 0; j < 4;j++)
{
printf("arr[%d]:%d, address:%p\n", j, (*ptr), &(*ptr));
}
ptr++;
}
}总结
特性指针数组数组指针本质数组，元素是指针指针，指向整个数组声明int *arr;int (*arr);内存占用5 * sizeof(int*)（如40字节）sizeof(int*)（如8字节）加减操作按指针大小移动（如8字节）按整个数组大小移动（如5*sizeof(int)）典型用途字符串数组、动态多维数组的行管理二维数组的行操作、函数传参二维数组和指针
对于arr表示的二维数组而言，可以用指针去表示：
[*]arr 是指向第一行的指针（类型是 int (*)）
[*]arr 是指向第i行第一个元素的指针（类型是 int *）
[*]&arr 是第i行第j列元素的地址
其元素访问的方式如下：
[*]数组下标法：arr
[*]指针表示法：*(*(arr + i) + j)
看下面的代码示例。本质上，二维数组是一个指向一维数组的指针，只是因为二维数组中内存是连续的，所以可以通过指针的加法来表示后面的几个一维数组。
#include <stdio.h>
int main() {
int arr = {
{1, 2, 3, 4},
{5, 6, 7, 8},
{9, 10, 11, 12}
};
//用数组指针表示一个一维数组
int (*ptr) = arr;
for(int i = 0; i < 3; i++) {
for(int j = 0; j < 4; j++) {
printf("%d %d ", *(*(ptr + i) + j), *(*(arr + i) + j));
//以上两种结果一样，说明二维数组名不是二级指针，它是指向一维数组的指针
}
printf("\n");
}
return 0;
}
/*
结果：
1 1 2 2 3 3 4 4
5 5 6 6 7 7 8 8
9 9 10 10 11 11 12 12
*/
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