【C語言】指針剖析(完結)

?作者:末央&

?系列:C語言初階(適合小白入門)
?說明:以凡人之筆墨,書寫未來之大夢

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目錄

  • 回調函數
    • 概念
    • 回調函數的使用 - qsort函數
  • sizeof/strlen深度理解
    • 概念
    • 手腦并用
      • 1.sizeof-數組/指針專題
      • 2.strlen-數組/指針專題
    • 指針面試題專題

回調函數

概念

回調函數就是一個通過調用函數指針調用的函數。如果你把函數的指針(地址)作為參數傳遞給另一個函數,當這個指針被用來調用其所指向的函數時,我們就說這是回調函數。

例如:

#include<stdio.h>
void test1()
{printf("hello\n");
}
void test2(void(*p)())
{p(); //指針p被用來調用其所指向的函數
}
int main()
{test2(test1);//將test1函數的地址傳遞給test2return 0;
}

在該代碼中test1函數不是由該函數的實現方直接調用,而是將其地址傳遞給test2函數,在test2函數中通過函數指針間接調用了test1函數,那么函數test1就被稱為回調函數。

回調函數的使用 - qsort函數

其實回調函數并不是很難見到,在用于快速排序的庫函數qsort中便運用了回調函數。

void qsort(void*base,size_t num,size_t width,int(*compare)(const void*e1,const void*e2));

qsort函數的第一個參數是待排序的內容的起始位置;第二個參數是從起始位置開始,待排序的元素個數;第三個參數是待排序的每個元素的大小,單位是字節;第四個參數是一個函數指針。qsort函數的返回類型為void。
qsort函數的第四個參數是一個函數指針,該函數指針指向的函數的兩個參數的參數類型均為const void*,返回類型為int。當參數e1小于參數e2時返回小于0的數;當參數e1大于參數e2時返回大于0的數;當參數e1等于參數e2時返回0。

列如,我們要排一個整型數組:

#include<stdio.h>
int compare(const void* e1, const void* e2)
{return *((int*)e1) - *((int*)e2);
}//自定義的比較函數
int main()
{int arr[] = { 2, 5, 1, 8, 6, 10, 9, 3, 5, 4 };int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);//元素個數qsort(arr, sz, 4, compare);//用qsort函數將arr數組排序return 0;
}

注意:qsort函數默認將待排序的內容排為升序,如果我們要排為降序可將自定義的比較函數的兩個形參的位置互換一下即可。(本來是a>b交換(升序),結果b>a交換(降序))

在qsort函數中我們傳入了一個函數指針,最終qsort函數會在其內部通過該函數指針調用該函數,那么我們的這個自定義比較函數就被稱為回調函數。

sizeof/strlen深度理解

概念

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手腦并用

1.sizeof-數組/指針專題

//x86環境
int a[] = {1,2,3,4};
printf("%d\n",sizeof(a+0));	//1
printf("%d\n", sizeof(*&a));//2
char arr[] = "abcdef";
printf("%d\n", sizeof(*arr));//3
int a[3][4] = { 0 };
printf("%d\n", sizeof(a[0] + 1));//4
printf("%d\n", sizeof(a + 1));//5
printf("%d\n", sizeof(*(a + 1)));//6
printf("%d\n", sizeof(a[3]));//7

1.這里不同于我們常見的sizeof(a)我們在不是單獨一個數組名a在sizeof里面,所以我們計算的不是整個數組的大小。這里a數組名是首元素地址,指針就是地址地址就是指針,地址+0不變,指針大小在x86環境下4,x64環境下為8。所以答案是4

2.這里有兩種角度來解釋
角度一:
*和&抵消了(上一章提到過),就是sizeof(a)計算整個數組的大小為16
角度二:
&a是數組的地址,數組的地址是不是要用一個數組指針來存放。int( * )[4]是數組指針變量類型, 而 * 的訪問字節數取決于變量類型,那么就是訪問16個字節的數組指針。

3.*arr,arr是首元素地址,*找到字符’a’,sizeof()計算’a’占用空間,結果為1字節

4.和第1題有一點相似,這里要注意a[0]是一維數組的數組名(二維數組的每個元素是一個一維數組),而數組名沒有單獨放在sizeof內部而是+1,地址+1還是一個地址a[1],則為4(x86環境)

5.這里很容易加1加為整個二維數組,其實不是,還是同上一題,a為二維數組名但是不是單獨放在sizeof內部,則數組名是首元素地址而不是計算整個二維數組大小,數組首元素是第一個一維數組,+1就是指向第二個一維數組的地址,地址結果就為4

6.這里還記得我們上一節講的指針和數組互化公式嗎*(數組名+變量/常量)=數組名[變量/常量]這里*(a+1)=a[1],就是第二個一位數組名,為16

7.或許有很多人看了一眼就直接說是越界訪問,理論上有道理,但是我們都忽略了sizeof他實際上不會真正去計算表達式的,他是不會訪問a[3]這塊空間的,他是靠表達式結果的類型來出結果的,a[3]的類型就是int 4就為16

總結:如果遇到很難分析的題目,就記住一點sizeof里面的表達式并不會真正計算,他的結果是取決于表達式結果的類型包括sizeo(a[0]+1)他的表達式結果是一個地址,地址的類型是指針,指針就是4/8個字節。其他以此類推

2.strlen-數組/指針專題

//x86環境
char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };
printf("%d\n", strlen(*arr));	//1
char* p = "abcdef";
printf("%d\n", strlen(&p));	//2

1.這個代碼有問題,arr是首元素地址,*arr找到首元素arr[0],就是’a’,然后strlen函數參數是需要一個地址,他會把’a’==97當作一個地址來訪問,可是我們并沒有97這個地址的訪問權限,這里就會形成非法訪問
2.這里我們直接上圖
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這里我們可以直接看到他們&p和p的地址明顯不一樣,p是指針變量,存儲的是"abcdef"這個常量字符串的地址。而&p是一個地址是指針變量的地址.所以在這個地址不知道什么時候遇到\0,故而結果為隨機值

指針面試題專題

//在X86環境下
//假設結構體的??是20個字節
//程序輸出的結構是啥?
struct Test
{
```int Num;char *pcName;short sDate;char cha[2];short sBa[4];
}*p = (struct Test*)0x100000;
int main()
{printf("%p\n", p + 0x1);printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);return 0;
}

第一個就是結構體指針+1,既然是指針他的±運算就取決于他的指針類型,int*一次跳過4個字節,題目中告知結構體大小是20字節。所以我們+1就跳過20個字節,則16進制表示100014

第二個很容易出錯,把他強制轉換為unsigned long形,這是無符號整數+1就是100001

第三個則是無符號整形指針+1,類型一次跳過4個字節,則為100004

//假設環境是x86環境,程序輸出的結果是啥?
#include <stdio.h>
int main()
{int a[5][5];int(*p)[4];p = a;printf( "%p,%d\n", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]);return 0;
}

這里我們之間用一張圖來闡述:
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p是一個int(*)[4]的數組指針,但是a的類型是int( * )[5],所以我們第一個值和第二個值按理來說都是負數,但是第一個值是以地址的形式來輸出,"地址在內存中不分原反補碼,但是-4在內存中是以補碼的形式存儲,所以直接打印FF FF FF FC

第二個打印原碼-4

#include <stdio.h>
int main()
{char *a[] = {"work","at","alibaba"};char**pa = a;pa++;printf("%s\n", *pa);return 0;
}

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指針數組a每一個元素是一個char指針,pa存儲第一個元素char地址,+1就是指向下一個元素(另外一個char*),打印他的字符串at
4.

#include <stdio.h>
int main()
{char *c[] = {"ENTER","NEW","POINT","FIRST"};char**cp[] = {c+3,c+2,c+1,c};char***cpp = cp;printf("%s\n", **++cpp);printf("%s\n", *--*++cpp+3);printf("%s\n", *cpp[-2]+3);printf("%s\n", cpp[-1][-1]+1);return 0;
}

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結果就是:
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