水滴石穿C語言之指標、數組和函數

基本解釋

    1、指標的本質是一個與地址相關的複合類型，它的值是資料存放的位置（地址）；數組的本質則是一系列的變數。

    2、數組名對應著（而不是指向）一塊記憶體，其地址與容量在生命期內保持不變，只有數組的內容可以改變。指標可以隨時指向任意類型的記憶體塊，它的特徵是“可變”，所以我們常用指標來操作動態記憶體。

    3、當數組作為函數的參數進行傳遞時，該數組自動退化為同類型的指標。

    問題：指標與數組

    聽說char a[]與char *a是一致的，是不是這樣呢？

    答案與分析：

    指標和數組存在著一些本質的區別。當然，在某種情況下，比如數組作為函數的參數進行傳遞時，由於該數組自動退化為同類型的指標，所以在函數內部，作為函數參數傳遞進來的指標與數組確實具有一定的一致性，但這隻是一種比較特殊的情況而已，在本質上，兩者是有區別的。請看以下的例子：

 char a[] = "Hi, pig!";
char *p = "Hi, pig!";

   上述兩個變數的記憶體布局分別如下：

    數組a需要在記憶體中佔用8個位元組的空間，這段記憶體區通過名字a來標誌。指標p則需要4個位元組的空間來存放地址，這4個位元組用名字p來標誌。其中存放的地址幾乎可以指向任何地方，也可以哪裡都不指，即null 指標。目前這個p指向某地連續的8個位元組，即字串“Hi， pig！”。

    另外，例如：對於a[2]和p[2]，二者都返回字元‘i’，但是編譯器產生的執行代碼卻不一樣。對於a[2]，執行代碼是從a的位置開始，向後移 動2兩個位元組，然後取出其中的字元。對於p[2]，執行代碼是從p的位置取出一個地址，在其上加2，然後取出對應記憶體中的字元。

    問題：數組指標

    為什麼在有些時候我們需要定義指向數組而不是指向數組元素的指標？如何定義？

    答案與分析：

    使用指標，目的是用來儲存某個元素的地址，從而來利用指標專屬的優點，那麼在元素需要是數組的情況下，就理所當然要用到指向數組的指標，比如在高維需要動態產生情況下的多維陣列。

    定義例子如下： int （*pElement）[2].

    下面是一個例子：

int array[2][3] = {{1，2，3}，{4，5，6}};
int (*pa)[3]; //定義一個指向數組的指標
pa = &array[0]; // '&'符號能夠體現pa的含義，表示是指向數組的指標
printf ("%d", (*pa)[0]）; //將列印array[0][0]，即1
pa++； // 猜一猜，它指向誰？array[1]？對了！
printf ("%d", (*pa)[0]); // 將列印array[1][0]，即4

   上述這個例子充分說明了數組指標—一種指向整個數組的指標的定義和使用。

    需要說明的是，按照我們在第四篇討論過的，指標的步進是參照其所指對象的大小的，因此，pa++將整個向後移動一個數組的尺寸，而不是僅僅向後移動一個數組元素的尺寸。

    問題：指標數組

    有如下定義：

 struct UT_TEST_STRUCT *pTo[2][MAX_NUM];

  請分析這個定義的意義，並嘗試說明這樣的定義可能有哪些好處？

    答案與分析：

    前面我們談了數組指標，現在又提到了指標數組，兩者形式很相似，那麼，如何區分兩者的定義呢？分析如下：

    數組指標是：指向數組的指標，比如 int （*pA）[5].

    指標數組是：指標構成的數組，比如int *pA[5].

    至於上述指標數組的好處，大致有如下兩個很普遍的原因：

    a）、各個指標內容可以按需要動態產生，避免了空間浪費。

    b）、各個指標呈數組形式排列，索引起來非常方便。

    在實際編程中，選擇使用指標數組大多都是想要獲得如上兩個好處。

    問題：指向指標的指標

    在做一個文本處理常式的時候，有這樣一個問題：什麼樣的資料結構適合於按行儲存文本？

    答案與分析：

    首先，我們來分析文本的特點，文本的主要特徵是具有很強的動態性，一行文本的字元個數或多或少不確定，整個文本所擁有的文本行數也是不確定的。這樣的特徵決定了用固定的二維數組存放文本行必然限制多多，缺乏靈活性。這種場合，使用指向指標的指標有很大的優越性。

    現實中我們嘗試用動態二維數組（本質就是指向指標的指標）來解決此問題：

    圖示是一個指標數組。所謂動態性指橫向（對應每行文本的字元個數）和縱向（對應整個文本的行數）兩個方向都可以變化。

    就橫向而言，因為指標的靈活性，它可以指向隨意大小的字元數組，實現了橫向動態性。

    就豎向而言，可以動態產生及擴充需要的指標數組的大小。

    下面的代碼示範了這種動態數組的用途：

 // 用於從檔案中讀取以 '\0'結尾的字串的函數
extern char *getline(FILE *pFile);
FILE *pFile;
char **ppText = NULL; // 二維動態數組指標
char *pCurrText = NULL； // 指向當前輸入字串的指標
ULONG ulCurrLines = 0；
ULONG ulAllocedLines = 0；

while （p = getline(pFile))
{
　if (ulCurrLines >= ulAllocedLines)
　{
　　// * 當前豎向空間已經不夠了，通過realloc對其進行擴充。
　　ulAllocedLines += 50; // 每次擴充50行。
　　ppText = realloc (ppText, ulAllocedLines * (char *));
　　if (NULL == ppText)
　　{
　　　return; // 記憶體配置失敗，返回
　　}
　}
　ppText[ulCurrLines++] = p; // 橫向“擴充”，指向不定長字串
}

   問題：指標數組與數組指標與指向指標的指標

    指標和數組分別有如下的特徵：

    指標：動態分配，初始空間小

    數組：索引方便，初始空間大

    下面使用高維數組來說明指標數組、數組指標、指向指標的指標各自的適合場合。

    多維靜態數組：各維均確定，適用於整體空間需求不大的場合，此結構可方便索引，例a[10][40].

    數組指標：低維確定，高維需要動態產生的場合，例a[x][40].

    指標數組：高維確定，低維需要動態產生的場合，例a[10][y].

    指向指標的指標：高、低維均需要動態產生的場合，例a[x][y].

    問題：數組名相關問題

    假設有一個整數數組a，a和&a的區別是什嗎？

    答案與分析：

    a == &a == &a[0]，數組名a不佔用儲存空間。需要引用數組（非字串）首地址的地方，我一般使用&a[0]，使用a容易和指標混淆，使用&a容易和非指標變數混淆。

    區別在於二者的類型。對數組a的直接引用將產生一個指向數組第一個元素的指標，而&a的結果則產生一個指向全部數組的指標。例如：

 int a[2] = {1, 2};
int *p = 0;
p = a; /* p指向a[0]所在的地方 */
x = *p; /* x = a[0] = 1*/
p = &a; /* 編譯器會提示你錯誤，*/
/*顯示整數指標與整數數組指標不一樣 */

  

問題：函數指標與指標函數

    請問：如下定義是什麼意思：

int *pF1();
int (*pF2)();

   答案與分析：

    首先清楚它們的定義：

    指標函數，返回一個指標的函數。

    函數指標，指向一個函數的指標。

    可知：

    pF1是一個指標函數，它返回一個指向int型資料的指標。

    pF2是一個函數指標，它指向一個參數為空白的函數，這個函數返回一個整數。