C語(yǔ)言指針和數(shù)組應(yīng)用實(shí)例分析

這篇文章主要介紹“C語(yǔ)言指針和數(shù)組應(yīng)用實(shí)例分析”的相關(guān)知識(shí)，小編通過實(shí)際案例向大家展示操作過程，操作方法簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)，希望這篇“C語(yǔ)言指針和數(shù)組應(yīng)用實(shí)例分析”文章能幫助大家解決問題。

一、指針和數(shù)組分析-上

1.數(shù)組的本質(zhì)

• 數(shù)組是一段連續(xù)的內(nèi)存空間

• 數(shù)組的空間大小為 sizeof(array_type) * array_size

• 數(shù)組名可看做指向數(shù)組第一個(gè)元素的常量指針

下面看一段代碼：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int a[5] = {0};
    int* p = NULL;
    
    printf("a = 0x%X\n", (unsigned int)(a));
    printf("a + 1 = 0x%X\n", (unsigned int)(a + 1));
    
    printf("p = 0x%X\n", (unsigned int)(p));
    printf("p + 1 = 0x%X\n", (unsigned int)(p + 1));
    
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

通過這段代碼說(shuō)明指針運(yùn)算是合法的。

2.指針的運(yùn)算

指針是一種特殊的變量，與整數(shù)的運(yùn)算規(guī)則為

p + n; <-->(unsigned int)p + n*sizeof(*p);

結(jié)論∶

當(dāng)指針 p 指向一個(gè)同類型的數(shù)組的元素時(shí)：p+1 將指向當(dāng)前元素的下一個(gè)元素；p-1 將指向當(dāng)前元素的上一個(gè)元素。

• 指針之間只支持減法運(yùn)算

• 參與減法運(yùn)算的指針類型必須相同

p1- p2; <--> ((unsigned int)p1 - (unsigned int)p2) / sizeof(type);

注意：

• 只有當(dāng)兩個(gè)指針指向同一個(gè)數(shù)組中的元素時(shí)，指針相減才有意義，其意義為指針?biāo)冈氐南聵?biāo)差

• 當(dāng)兩個(gè)指針指向的元素不在同一個(gè)數(shù)組中時(shí)，結(jié)果未定義

下面看一段簡(jiǎn)單的指針運(yùn)算代碼：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    char s1[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    int i = 0;
    char s2[] = {'W', 'o', 'r', 'l', 'd'};
    char* p0 = s1;
    char* p1 = &s1[3];
    char* p2 = s2;
    int* p = &i;
	
    printf("%d\n", p0 - p1);
    //printf("%d\n", p0 + p2);  //ERROR
    printf("%d\n", p0 - p2);
    //printf("%d\n", p0 - p);   //ERROR
    //printf("%d\n", p0 * p2);  //ERROR
    //printf("%d\n", p0 / p2);  //ERROR
	
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

注意兩個(gè)指針指向不同的數(shù)組，雖然它們兩相減符合語(yǔ)法，但是最后的結(jié)果肯定沒有意義。

再來(lái)看一段指針運(yùn)算的應(yīng)用代碼：

#include <stdio.h>
 
#define DIM(a) (sizeof(a) / sizeof(*a))
 
int main()
{
    char s[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    char* pBegin = s;
    char* pEnd = s + DIM(s); // Key point
    char* p = NULL;
    
    printf("pBegin = %p\n", pBegin);
    printf("pEnd = %p\n", pEnd);
    
    printf("Size: %d\n", pEnd - pBegin);
	
    for(p=pBegin; p<pEnd; p++)
    {
        printf("%c", *p);
    }
    
    printf("\n");
   
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

注意以下幾點(diǎn)：

• 數(shù)組大小的計(jì)算方法：#define DIM(a) (sizeof(a) / sizeof(*a))

• char* pEnd = s + DIM(s); // Key point ==> pEnd 指向 'o' 后面的地址 ==> 這在 C 語(yǔ)言中是一個(gè)擦邊球的邊界位置，也是一個(gè)技巧，在這個(gè)邊界位置可以認(rèn)為該指針是合法的，可以和其他指針進(jìn)行比較運(yùn)算和減法運(yùn)算等，在 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)里面也合法

3.指針的比較

• 指針也可以進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算 (<,<=,>，>=)

• 指針關(guān)系運(yùn)算的前提是同時(shí)指向同一個(gè)數(shù)組中的元素

• 任意兩個(gè)指針之間的比較運(yùn)算(==，!=)無(wú)限制

• 參與比較運(yùn)算的指針類型必須相同

4.小結(jié)

• 數(shù)組聲明時(shí)編譯器自動(dòng)分配一片連續(xù)的內(nèi)存空間

• 指針聲明時(shí)只分配了用于容納地址值的 4 字節(jié)空間

• 指針和整數(shù)可以進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果為指針

• 指針之間只支持減法運(yùn)算，其結(jié)果為數(shù)組元素下標(biāo)差

• 指針之間支持比較運(yùn)算，其類型必須相同

二、指針與數(shù)組分析-下 

1.數(shù)組的訪問方式

以下標(biāo)的形式訪問數(shù)組中的元素

以指針的形式訪問數(shù)組中的元素

2.下標(biāo)形式 VS 指針形式

• 指針以固定增量在數(shù)組中移動(dòng)時(shí)，效率高于下標(biāo)形式

• 指針增量為1且硬件具有硬件增量模型時(shí)，效率更高

• 下標(biāo)形式與指針形式的轉(zhuǎn)換

a[n] <--> *(a +n) <--> *(n + a) <--> n[a]

注意：現(xiàn)代編譯器的生成代碼優(yōu)化率已大大提高，在固定增量時(shí)，下標(biāo)形式的效率已經(jīng)和指針形式相當(dāng)；但從可讀性和代碼維護(hù)的角度來(lái)看，下標(biāo)形式更優(yōu)。

下面看一個(gè)數(shù)組的訪問方式代碼：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int a[5] = {0};
    int* p = a;
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        p[i] = i + 1;
    }
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("a[%d] = %d\n", i, *(a + i));
    }
    
    printf("\n");
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        i[a] = i + 10;
    }
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("p[%d] = %d\n", i, p[i]);
    }
    
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

注意這個(gè)奇怪的寫法：i[a] = i + 10; ==> a[i] = i + 10;

下面通過一個(gè)實(shí)例，說(shuō)明數(shù)組和指針的不同：

ext.c：

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};

test.c：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    extern int a[];
    
    printf("&a = %p\n", &a);
    printf("a = %p\n", a);
    printf("*a = %d\n", *a);
 
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

下面來(lái)驗(yàn)證一下數(shù)組名究竟是不是指針，將 test.c 改成：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    extern int* a;
    
    printf("&a = %p\n", &a);
    printf("a = %p\n", a);
    printf("*a = %d\n", *a);
 
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

ext.c 中 a[ ] 的地址為 0x804a014，test.c 中的extern int* a; 只是申明標(biāo)識(shí)符 a，編譯器會(huì)認(rèn)為在這之前就已經(jīng)給了地址值，就是 0x804a014，所以printf("a = %p\n", a); 就是打印0x804a014 地址中的 4 個(gè)字節(jié)的數(shù)，也就是 a[ ] 數(shù)組中的第一個(gè)元素 1，所以打印 0x1，*a 就是取 0x1 地址中的數(shù)，但是這個(gè)地址值是留給操作系統(tǒng)的，不可訪問，訪問就會(huì)產(chǎn)生段錯(cuò)誤。

3.a 和 &a 的區(qū)別

• a 為數(shù)組首元素的地址

• &a 為整個(gè)數(shù)組的地址

• a 和 &a 的區(qū)別在于指針運(yùn)算

這個(gè)就能看出 a + 1 和 &a + 1 的不同，a + 1 增加的步長(zhǎng)是一個(gè)元素的大小，&a + 1 則是增加的步長(zhǎng)是整個(gè)數(shù)組的大小。

下面看一個(gè)指針運(yùn)算的經(jīng)典問題：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
    int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int* p1 = (int*)(&a + 1); 
    int* p2 = (int*)((int)a + 1);
    int* p3 = (int*)(a + 1);
    
    printf("%d, %d, %d\n", p1[-1], p2[0], p3[1]);
    
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

p1[-1] 就是 *(p1 - 1)，由于 p1 指向的元素是 5 后面的位置，減 1 之后就指向了 5；p2 的地址是 0x804a015（注意 linux 系統(tǒng)為小端系統(tǒng)），*p2 就是 0x02000000，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制的值就是 33554432；p3 的地址為 &a[1]，所以 p3[1] 就是 3 了。

4.數(shù)組參數(shù)

數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)時(shí)，編譯器將其編譯成對(duì)應(yīng)的指針

結(jié)論：一般情況下，當(dāng)定義的函數(shù)中有數(shù)組參數(shù)時(shí)，需要定義另一個(gè)參數(shù)來(lái)標(biāo)示數(shù)組的大小。

下面看一段代碼：

#include <stdio.h>
 
void func1(char a[5])
{
    printf("In func1: sizeof(a) = %d\n", sizeof(a));
    
    *a = 'a';
    
    a = NULL;
}
 
void func2(char b[])
{
    printf("In func2: sizeof(b) = %d\n", sizeof(b));
    
    *b = 'b';
    
    b = NULL;
}
 
int main()
{
    char array[10] = {0};
    
    func1(array);
    
    printf("array[0] = %c\n", array[0]);
    
    func2(array);
    
    printf("array[0] = %c\n", array[0]);
    
    return 0;
}

輸出結(jié)果如下：

這段代碼就說(shuō)明數(shù)組參數(shù)退化成指針，因?yàn)?sizeof(a) 為 4 個(gè)字節(jié)，而不是 5 個(gè)字節(jié)。

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