C語言指標常見問題

創越發表於2023-01-05
C語言指標

　　我們在學C語言時，指標是我們最頭疼的問題之一，針對C語言指標，博主根據自己的實際學到的知識以及開發經驗，總結了以下使用C語言指標時常見問題。

指標

指標做函式引數

學習函式的時候，講了函式的引數都是值複製，在函式里面改變形參的值，實參並不會發生改變。

 

如果想要透過形參改變實參的值，就需要傳入指標了。

 

注意：雖然指標能在函式里面改變實參的值，但是函式傳參還是值複製。不過指標雖然是值複製，但是卻指向的同一片記憶體空間。

 

指標做函式返回值

返回指標的函式，也叫作指標函式。

和普通函式一樣，只是返回值型別不同而已，先看一下下面這個函式，非常熟悉對不！

int fun(int x,int y);

接下來看另外一個函式宣告

int* fun(int x,int y);

這樣一對比，發現所謂的指標函式也沒什麼特別的。

注意：

  • 不要返回臨時變數的地址

  • 可以返回動態申請的空間的地址

  • 可以返回靜態變數和全域性變數的地址

函式指標

如果在程式中定義了一個函式，那麼在執行時系統就會為這個函式程式碼分配一段儲存空間，這段儲存空間的首地址稱為這個函式的地址。而且函式名錶示的就是這個地址。既然是地址我們就可以定義一個指標變數來存放，這個指標變數就叫作函式指標變數，簡稱函式指標。

函式指標定義

函式返回值型別 (* 指標變數名) (函式引數列表);

  • “函式返回值型別”表示該指標變數所指向函式的 返回值型別；

  • “函式引數列表”表示該指標變數所指向函式的引數列表。

那麼怎麼判斷一個指標變數是指向變數的指標，還是指向函式的指標變數呢？

  • 看變數名的後面有沒有帶有形參型別的圓括號，如果有就是指向函式的指標變數，即函式指標，如果沒有就是指向變數的指標變數。

  • 函式指標沒有++和 --運算

函式指標使用

定義一個實現兩個數相加的函式。

int add(int a,int b)
{
    return a+b;
}
int main()
{
    int (*pfun)(int,int) = add;
    int res = pfun(5,3);
    printf("res:%d\n",res);
    
    return 0;
}

在給函式指標pfun賦值時，可以直接用add賦值，也可以用&add賦值，效果是一樣的。

在使用函式指標時，同樣也有兩種方式，1，pfun(5,3); 2，(*pfun)(5,3)

案例

計算器

用函式指標實現一個簡單的計算器，支援+、-、*、/、%

//plus sub multi divide mod     //加 減 乘 除 取餘

當功能太多時，switch語句太長，因此不是一種好的程式設計風格。好的設計理念應該是把具體的操作和和選擇操作的程式碼分開。

函式指標作為轉換表

轉換表就是一個函式指標陣列。

#include<stdio.h>
#include<math.h>
​
// 轉換表
// 轉換表 step1:
//(1.1)宣告 轉檯轉移函式
double add(double, double);
double sub(double, double);
double mul(double, double);
double div(double, double);
double hypotenuse(double, double);
//(1.2)宣告並初始化一個函式指標陣列    pfunc:陣列   陣列元素:函式指標  返回值：double型資料
double(*pfunc[])(double, double) = { add, sub, mul, div, hypotenuse };//5個轉移狀態
​
//狀態轉移函式的實現
double add(double a, double b){ return a + b;}
double sub(double a, double b){ return a - b; }
double mul(double a, double b){ return a * b; }
double div(double a, double b){ return a / b; }
double hypotenuse(double a, double b){ return sqrt(pow(a, 2) + pow(b, 2)); }
​
void test()
{
    //轉換表 step2:呼叫 函式指標陣列
    int n = sizeof(pfunc) / sizeof(pfunc[0]);//轉移表中 包含的元素個數（狀態轉移函式個數）
    for (int i = 0; i < n; ++i){
        printf("%.2lf\n",pfunc[i](3, 4));
    }
}
int main()
{
    test();
    return 0;
}

typedef

一，使用typedef為現有型別建立別名，給變數定義一個易於記憶且意義明確的新名字。

  • 型別過長，用typedef可以簡化一下

typedef unsigned int UInt32

  • 還可以定義陣列型別

typedef int IntArray[10];
IntArray arr;               //相當於int arr[10]

 

二、使用typedef簡化一些比較複雜的型別宣告。

例如：

typedef int (*CompareCallBack)(int,int);

上述宣告引入了PFUN型別作為函式指標的同義字，該函式有兩個型別分別為int、int、char引數，以及一個型別為int的返回值。通常，當某個函式的引數是一個回撥函式時，可能會用到typedef簡化宣告。 例如，承接上面的示例，我們再列舉下列示例：

int callBackTest(int a,int b,CompareCallBack cmp);

callBackTest函式的引數有一個CompareCallBack型別的回撥函式。在這個示例中，如果不用typedef，callBackTest函式宣告如下：

int callBackTest(int a,int b,int (*cmp)(int,int));

從上面兩條函式宣告可以看出，不使用typedef的情況下，callBackTest函式的宣告覆雜得多，不利於程式碼的理解，並且增加的出錯風險。

所以，在某些複雜的型別宣告中，使用typedef進行宣告的簡化是很有必要的。

回撥函式

首先要明確的一點是，函式也可以作為函式的引數來傳遞。

當做函式引數傳入的函式，稱之為 回撥函式（至於為什麼要叫“回撥函式”，不能叫別的呢？其實這只是人為規定的一個名字。你也可以叫“maye專屬函式”，但是到時候你又會問為什麼要叫“maye專屬函式”，它特麼的總的有個名字吧！所以叫“回撥函式”就是王八的屁股：規定！）。

實現一個與型別無關的查詢函式

 

如何看懂複雜的指標

指標大家都學過了，簡單的指標相信大家都不放在眼裡，就不再贅述，但是複雜的你能理解嗎？能理解指標就學的差不多了，至於如何運用只要你看懂指標就知道應該給它賦什麼值，怎麼用。

  • 首先我們們一起來看看這個： int (*fun)(int *p)

    • 首先需要分析這個是不是一個指標，如果是，是什麼指標？如果不是，那是什麼？

      1. 根據(*fun)可知，fun是一個指標

      2. 然後看fun的後面是一個函式引數列表，可以確定是一個指向函式的指標

      3. 指向的函式的返回值是什麼型別呢，再回頭看看最前面發現是一個int

      4. 最後我們可以根據這個函式指標寫出對應的函式

結果如下:

int foo(int *p)
{
    return 0;
}

 

右左法則

上面我們分析了一個函式指標，那結果是如何得出來的呢？全靠經驗嗎，NO，其實是有方法的。

這個方法叫做右左法則：

  • 右左法則不是C標準裡面的內容，它是從C標準的宣告規定中歸納出來的方法。C標準的宣告規則，是用來解決如何建立宣告的，而右左法則是用來解決如何辯識一個宣告的。

  • 右左法則使用：

      1. 首先從最裡面的圓括號(應該是識別符號)看起，然後往右看，再往左看;

      2. 每當遇到圓括號時，就應該調轉閱讀方向；

      3. 一旦解析完圓括號裡面所有東西，就跳出圓括號；

      4. 重複這個過程知道整個宣告解析完畢。

 

案例走起

1.int (*p[5])(int*)

解析：

  1. 從識別符號p開始，p先與[]結合形成一個陣列，然後與*結合，表示是一個指標陣列；

  2. 然後跳出這個圓括號，往後看，發現了一個函式的引數列表，說明陣列裡面裝的是函式指標；

  3. 在跳出圓括號，往前看返回型別，可以確定函式指標的型別。

2. int (*fun)(int *p,int (*pf)(int *))

解析：

  1. fun與*結合形成指標；

  2. 往後看是一個引數列表，說明是一個函式指標，只不過引數裡面還有一個函式指標；

  3. 往前看可以確定函式指標的返回型別。

3. int (*(*fun)[5])(int *p)

解析：

  1. fun與*結合，形成指標；

  2. 往後看發現了一個[5]說明是一個指向陣列的指標；

  3. 再往前看，發現有一個*,說明陣列裡面存的是指標；

  4. 跳出圓括號往後看，發現了引數列表，說明陣列裡面存的是函式指標；

  5. 再往前看可以確定函式指標的返回型別。

 

4. int (*(*fun)(int *p))[5]

解析：

  1. fun與*結合，形成指標；

  2. 往後看發現了引數列表，說明fun是一個函式指標；

  3. 往前看遇到了*說明，函式指標的返回型別是一個指標，是什麼指標繼續往後解析；

  4. 往後看發現了[5] 說明是一個陣列指標，最前面一個int，說明fun這個函式指標的返回型別是一個陣列的指標

    型別為int (*)[5]

     

5. int(*(*fun())())()

解析：

  1. fun與()結合，說明fun是一個函式；

  2. 往前看發現了一個*，說明函式返回型別為指標，什麼指標呢？

  3. 往後看發現了引數列表，fun函式返回的是一個函式指標，那這個函式指標的返回型別是什麼呢？

  4. 往前看又發現了一個*,說明函式指標返回型別也是一個指標，那這個指標是什麼指標呢?

  5. 往後看又發現了一個引數列表，說明是個函式指標，往前看這個函式指標返回的是int型別

 

總結

實際當中，需要宣告一個複雜指標時，如果把整個宣告寫成上面所示的形式，對程式可讀性是一大損害。應該用typedef來對宣告逐層分解，增強可讀性

 

指標變數有兩種型別：指標變數的型別和指標所指向的物件的型別

指標變數的型別 只要把指標宣告語句裡的指標名字去掉，剩下的部分就是這個指標的型別。

  • int* ptr; //指標的型別是int

  • char* ptr; //指標的型別是char

  • int** ptr; //指標的型別是int**

  • int(*ptr)[3]; //指標的型別是int()[3]

  • int*(*ptr)[4]; //指標的型別是int*(*)[4]

指標變數指向的物件的型別

  • 你只須把指標宣告語句中的指標名字和名字左邊的指標宣告符*去掉，剩下的就是指標所指向的型別。

    • int*ptr; //指標所指向的型別是int

    • char*ptr; //指標所指向的的型別是char

    • int**ptr; //指標所指向的的型別是int*

    • int(*ptr)[3]; //指標所指向的的型別是int()[3]

    • int*(*ptr)[4]; //指標所指向的的型別是int*()[4]

 

注意事項:

  • 指標變數也是變數，也有儲存空間，存的是別的變數的地址。

    • 要注意指標的值，和指向的物件的值得區別

    • 普通變數中的記憶體空間存放的是，數值或字元等。 ----直接存取

    • 指標變數中的記憶體空間存放的是，另外一個普通變數的地址。----間接存取

       

  • 連續定義多個指標變數時，容易犯錯誤，比如：int *p,p1;只有p是指標變數，p1是整型變數

  • 避免使用為初始化的指標，很多執行錯誤都是由於這個原因導致的，而且這種錯誤又不能被編譯器檢查所以很難被發現，解決方法：初始化為NULL，報錯就能很快找到原因

  • 指標賦值時一定要保證型別匹配，由於指標型別確定指標所指向物件的型別，操作指標是才能知道按什麼型別去操作

  • 在用動態分配完記憶體之後一定要判斷是否分配成功，分配成功後才能使用。

  • 在使用完之後一定要釋放，釋放後必須把指標置為NULL

  •  

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