数组指针、指向函数指针数组的指针与 typedef 的用途

☆樱花仙子☆ 提交于 2020-01-14 20:05:50

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一、对指针的认识

二、转载“浅谈 数组指针 指针数组 函数指针 函数指针数组... 以及它们之间区别。”

三、转载“typedef”


 

一、对指针的认识

指针仅仅是一个变量,变量名是由字母数字下划线组成的一个字符串,其他的 * () [] 等均不是指针变量名的一部分,而是表明指针指向的类型,是对指针的约束,表明该指针只能指向某种类型的数据。

典型例子如:

// 变量定义一
void (*p)(int, char*);

// 变量定义二
typedef void (*pFunc)(int, char*);
pFunc p;

变量定义一 定义了一个指向 “ ①有两个参数且参数类型分别为int和char* ②函数的返回值类型为void 的函数” 的指针变量,变量名为 p

变量定义二 先把上述数据类型声明为 pFunc,然后用 pFunc 定义一个变量 p

这两种定义方法是等价的。

下面转载两篇对认识指针很有帮助的两篇文章。

 

二、转载“浅谈 数组指针 指针数组 函数指针 函数指针数组... 以及它们之间区别。”作者 tp_16b

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【写在前面】

首先,先说明一个关系:数组和指针是没关系的!

数组名和指针的概念区别

  数组名和指针虽都代表数组首元素的地址,但意义不同。

  网上有个举得比较好的例子,就是把它们分别比作省政府和市政府,数组名相当于省政府,指向首元素的指针代表市政府。如陕西的省政府在西安,而西安市的市政府也在西安,两个政府都在西安,但其代表的意义完全不同。

 

如下两种情况,它们不同的地方之处便体现了出来:

  ①用sizeof关键字求数组所占的内存是整个数组大小,指针不是。

  ②数组名取地址时是取得一个代表整个数组的地址,对指针取地址则不然。

 如图:

尤其注意

数组名只是该数组首元素的地址(平时为了方便,省略了‘首’字),它和数组名取地址的结果相同都指同一个地方,但却是不同的类型(arr是int[3], &arr是int[3]*)

 

②指向数组第一个元素的那个指针仅代表数组第一个元素(即 p <=> &arr[0],如下图)

  

 

同时还有一个规律就是当指针和数组糅合在一起的时候,要判定到底是数组还是指针?

    看变量名最先和谁结合

 


接下来说说它们糅合在一起的情况

 

数组指针

顾名思义,它是一个指针,是一个指向数组的一个指针

举例:int (*p)[4];                                                                                       
     char (*p)[4]; 
那int *p[4]和int (*p)[4]有什么区别呢? 


区别:由上面可知它们是指针,是指向一个大小为4个整型的数组的数组指针。这里*p[4],根据运算优先级,[]运算级高于*
而()操作符和[]优先级相等,从左向右进行运算,因此p先和()里的*结合,所以断定这是指针,然后再和[]结合,就成了数组指针。

指针数组

是一个数组,那是一个什么样的数组呢?是一个存放指针的数组。

举例:int *p[10];                                                                        
     char *p[10];                                                                       
     char **p[10] ;

同上,这里不难看出,它们都是大小为10元素的数组,里面分别存放着元素为 int*,char*, char** 类型的指针数组

这里有一道相关的 较经典的面试题,如下:

1 #include<stdio.h>
2 int main()
3 {
4     int a[5][5];
5     int(*p)[4];
6     p = a;
7     printf("%d,%p\n", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]); 
8     return 0;
9 }

答案:-4 和 FFFFFFFC

这里画出内存图,解题思路就比较清晰了。定义的(*p)[4],p指向一个大小为4个整型的数组,所以将a的地址复制给p时,对p加1,实际是加上它所指向的类型大小,这里每加1就相当于一次加上4个int,于是乎我们就不难得出如上答案。

(ps:%p意思输出以地址格式输出,最后的FFFFFFFC是-4的补码)

 

函数指针

一看名字就知道这是指针,是一个存放函数地址的指针 
看以下代码…  

#include<stdio.h>
void test() 
{ 
  printf("hehe\n"); 
} 
int main() 
{    
  printf("%p\n", test);    
  printf("%p\n", &test); 
  return 0;
}

结果:00A7107D 
     00A7107D

 输出的是两个地址,这两个地址是 test 函数的地址。所以函数也是有地址的,那我们的函数的地址要想保存起来,怎么保存? 

  这里定义void (*p)()。一眼可知pfun1先和*结合,说明pfun1是指针,指针指向的是一个函数,指向的函数无参数,返回值类型为void。

所以,就用指针变量p来保存test函数的地址了

函数指针数组

把函数的地址存到一个数组中,那这个数组就叫函数指针数组,

看下面三种定义,哪一个是函数指针的数组呢?

int (*parr1[10])();
int *parr2[10]();
int (*)() parr3[10]; 

这里选择第一个,这里就定义了一个函数指针数组。
parr1 先和 [] 结合,说明parr1是数组,数组的内容是什么呢? 是 int (*)() 类型的函数指针。

用它来实现一个最简单的计算器了,如下:

#include <stdio.h>                                                          

int add(int a, int b)
{
    return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
    return a - b;
}
int mul(int a, int b)                    
{
    return a*b;
}
int div(int a, int b)
{
    return a / b;
}
int main(){
    int x, y;
    int input=0;
    int ret = 0;
    int(*p[5])(int x, int y) = { 0, add, sub, mul, div }; //转移 表
    printf("选择操作(0~4):>") ;
    scanf("%d",&input);
    printf("输入2个操作数:>");
    scanf("%d %d",&x,&y);
    ret = (*p[input])(x, y); //类似数组那样调用就可以了
    printf( "ret = %d\n", ret);
    return 0;
}

     

指向函数指针数组的指针

指向函数指针数组的指针是一个 指针 ,指针指向一个 数组 ,数组的元素都是 函数指针

 

 如 void (*(*p)[ 5]) )( void)  这样的形式它表示 一个指向有5个元素  每个元素为指向一个返回值为空的函数 的数组的这样一个指针

 

最后,新人操作,有错的地方希望大家指出!!

 

 

三、转载“typedef”

最近面试被问到typedef和define的一些问题,由于很久没用都忘记了,因此在此做一个详细的介绍。

1. 四个用途

用途一:

定义一种类型的别名,而不只是简单的宏替换可以用作同时声明指针型的多个对象。比如:

char* pa, pb; // 这多数不符合我们的意图,它只声明了一个指向字符变量的指针, 和一个字符变量;

以下则可行:

typedef char* PCHAR; // 一般用大写
PCHAR pa, pb; // 可行,同时声明了两个指向字符变量的指针

虽然:

char *pa, *pb;

也可行,但相对来说没有用typedef的形式直观,尤其在需要大量指针的地方,typedef的方式更省事。

 

用途二:

用在旧的C的代码中(具体多旧没有查),帮助struct。以前的代码中,声明struct新对象时,必须要带上struct,即形式为: struct 结构名 对象名,如:

struct tagPOINT1  
{  
    int x;  
    int y;  
};  
struct tagPOINT1 p1; 

而在C++中,则可以直接写:结构名 对象名,即:

tagPOINT1 p1;

估计某人觉得经常多写一个struct太麻烦了,于是就发明了: 

typedef struct tagPOINT  
{  
    int x;  
    int y;  
}POINT;  
POINT p1; // 这样就比原来的方式少写了一个struct,比较省事,尤其在大量使用的时候 

或许,在C++中,typedef的这种用途二不是很大,但是理解了它,对掌握以前的旧代码还是有帮助的,毕竟我们在项目中有可能会遇到较早些年代遗留下来的代码。

 

用途三:

用typedef来定义与平台无关的类型。
比如定义一个叫 REAL 的浮点类型,在目标平台一上,让它表示最高精度的类型为:

typedef long double REAL; 

在不支持 long double 的平台二上,改为:

typedef double REAL;

在连 double 都不支持的平台三上,改为:

typedef float REAL; 

  也就是说,当跨平台时,只要改下 typedef 本身就行,不用对其他源码做任何修改。标准库就广泛使用了这个技巧,比如size_t。另外,因为typedef是定义了一种类型的新别名,不是简单的字符串替换,所以它比宏来得稳健(虽然用宏有时也可以完成以上的用途)。

 

用途四:

为复杂的声明定义一个新的简单的别名。方法是:在原来的声明里逐步用别名替换一部分复杂声明,如此循环,把带变量名的部分留到最后替换,得到的就是原声明的最简化版。举例:

1. 原声明:int *(*a[5])(int, char*);

变量名为a,直接用一个新别名pFun替换a就可以了:

typedef int *(*pFun)(int, char*); 

原声明的最简化版:

pFun a[5];

2. 原声明:void (*b[10]) (void (*)());
变量名为b,先替换右边部分括号里的,pFunParam为别名一:

typedef void (*pFunParam)();

再替换左边的变量b,pFunx为别名二:

typedef void (*pFunx)(pFunParam);

原声明的最简化版

pFunx b[10];

3. 原声明:doube(*)() (*e)[9]; 
变量名为e,先替换左边部分,pFuny为别名一:

typedef double(*pFuny)();

再替换右边的变量e,pFunParamy为别名二

typedef pFuny (*pFunParamy)[9];

原声明的最简化版:

pFunParamy e;

理解复杂声明可用的“右左法则

从变量名看起,先往右,再往左,碰到一个圆括号就调转阅读的方向;括号内分析完就跳出括号,还是按先右后左的顺序,如此循环,直到整个声明分析完。举例:

int (*func)(int *p);

首 先找到变量名func,外面有一对圆括号,而且左边是一个*号,这说明func是一个指针;然后跳出这个圆括号,先看右边,又遇到圆括号,这说明 (*func)是一个函数,所以func是一个指向这类函数的指针,即函数指针,这类函数具有int*类型的形参,返回值类型是int。

int (*func[5])(int *);

func 右边是一个[]运算符,说明func是具有5个元素的数组;func的左边有一个*,说明func的元素是指针(注意这里的*不是修饰func,而是修饰 func[5]的,原因是[]运算符优先级比*高,func先跟[]结合)。跳出这个括号,看右边,又遇到圆括号,说明func数组的元素是函数类型的指 针,它指向的函数具有int*类型的形参,返回值类型为int。

也可以记住2个模式:
  type (*)(....)函数指针 
  type (*)[]数组指针

 

2.两大陷阱

陷阱一:

记住,typedef是定义了一种类型的新别名,不同于宏,它不是简单的字符串替换。比如:
先定义:

typedef char* PSTR;

然后:

int mystrcmp(const PSTR, const PSTR);

const PSTR实际上相当于const char*吗?不是的,它实际上相当于char* const原因在于const给予了整个指针本身以常量性,也就是形成了常量指针char* const。

简单来说,记住当const和typedef一起出现时,typedef不会是简单的字符串替换就行。

陷阱二:

typedef在语法上是一个存储类的关键字(如auto、extern、mutable、static、register等一样),虽然它并不真正影响对象的存储特性,如:

typedef static int INT2; //不可行

编译将失败,会提示“指定了一个以上的存储类”。

 

3.typedef 与 #define的区别

(1)#define是预处理指令,在编译预处理时进行简单的替换,不作正确性检查,不关含义是否正确照样带入,只有在编译已被展开的源程序时才会发现可能的错误并报错。

例如:

#define PI 3.1415926 

程序中的:area=PI*r*r 会替换为3.1415926*r*r 
如果你把#define语句中的数字9 写成字母g 预处理也照样带入。 

而typedef是在编译时处理的。它在自己的作用域内给一个已经存在的类型一个别名,

案例一:

通常讲,typedef要比#define要好,特别是在有指针的场合。请看例子:

typedef char *pStr1;  
#define pStr2 char *;  
pStr1 s1, s2;  
pStr2 s3, s4;  

在上述的变量定义中,s1、s2、s3都被定义为char *,而s4则定义成了char,不是我们所预期的指针变量,根本原因就在于#define只是简单的字符串替换而typedef则是为一个类型起新名字。

案例二:

下面的代码中编译器会报一个错误,你知道是哪个语句错了吗?

typedef char * pStr;  
char string[4] = "abc";  
const char *p1 = string;  
const pStr p2 = string;  
p1++;  
p2++;  

是p2++出错了。这个问题再一次提醒我们:typedef和#define不同,它不是简单的文本替换。上述代码中const pStr p2并不等于const char * p2。const pStr p2和const long x本质上没有区别,都是对变量进行只读限制,只不过此处变量p2的数据类型是我们自己定义的而不是系统固有类型而已。因此,const pStr p2的含义是:限定数据类型为char *的变量p2为只读,因此p2++错误。

4.使用 typedef 抑制劣质代码

typedef 声明,简称 typedef,为现有类型创建一个新的名字。比如人们常常使用 typedef 来编写更美观和可读的代码。所谓美观,意指 typedef 能隐藏笨拙的语法构造以及平台相关的数据类型,从而增强可移植性和以及未来的可维护性。本文下面将竭尽全力来揭示 typedef 强大功能以及如何避免一些常见的陷阱。

定义易于记忆的类型名 A: 使用 typedefs 为现有类型创建同义字。
Q:如何创建平台无关的数据类型,隐藏笨拙且难以理解的语法?

typedef 使用最多的地方是创建易于记忆的类型名,用它来归档程序员的意图。类型出现在所声明的变量名字中,位于 ''typedef'' 关键字右边。例如:

typedef int size;
此声明定义了一个 int 的同义字,名字为 size。注意 typedef 并不创建新的类型。它仅仅为现有类型添加一个同义字。你可以在任何需要 int 的上下文中使用 size:
void measure(size * psz); size array[4];size len = file.getlength();std::vector <size> vs; 
typedef 还可以掩饰符合类型,如指针和数组。例如,你不用象下面这样重复定义有 81 个字符元素的数组:
char line[81];char text[81];
定义一个 typedef,每当要用到相同类型和大小的数组时,可以这样:
typedef char Line[81]; Line text, secondline;getline(text);
同样,可以象下面这样隐藏指针语法:
typedef char * pstr;int mystrcmp(pstr, pstr);
这里将带我们到达第一个 typedef 陷阱。标准函数 strcmp()有两个‘const char *’类型的参数。因此,它可能会误导人们象下面这样声明 mystrcmp():
int mystrcmp(const pstr, const pstr); 

这是错误的,按照顺序,‘const pstr’被解释为‘char * const’(一个指向 char 的常量指针),而不是‘const char *’(指向常量 char 的指针)。这个问题很容易解决:

typedef char * pstr;int mystrcmp(pstr, pstr);
记住: 不管什么时候,只要为指针声明 typedef,那么都要在最终的 typedef 名称中加一个 const,以使得该指针本身是常量,而不是对象。

代码简化   

上面讨论的 typedef 行为有点像 #define 宏,用其实际类型替代同义字。不同点是 typedef 在编译时被解释,因此让编译器来应付超越预处理器能力的文本替换。例如:

typedef int (*PF) (const char *, const char *);
这个声明引入了 PF 类型作为函数指针的同义字,该函数有两个 const char * 类型的参数以及一个 int 类型的返回值。如果要使用下列形式的函数声明,那么上述这个 typedef 是不可或缺的:
PF Register(PF pf);
Register() 的参数是一个 PF 类型的回调函数,返回某个函数的地址,其署名与先前注册的名字相同。做一次深呼吸。下面我展示一下如果不用 typedef,我们是如何实现这个声明的:
int (*Register (int (*pf)(const char *, const char *))) (const char *, const char *); 
很少有程序员理解它是什么意思,更不用说这种费解的代码所带来的出错风险了。显然,这里使用 typedef 不是一种特权,而是一种必需。持怀疑态度的人可能会问:“OK,有人还会写这样的代码吗?”,快速浏览一下揭示 signal()函数的头文件 <csinal>,一个有同样接口的函数。

typedef 和存储类关键字(storage class specifier)  

 这种说法是不 是有点令人惊讶,typedef 就像 auto,extern,mutable,static,和 register 一样,是一个存储类关键字。这并是说 typedef 会真正影响对象的存储特性;它只是说在语句构成上,typedef 声明看起来象 static,extern 等类型的变量声明。下面将带到第二个陷阱:

typedef register int FAST_COUNTER; // 错误
编译通不过。问题出在你不能在声明中有多个存储类关键字。因为符号 typedef 已经占据了存储类关键字的位置,在 typedef 声明中不能用 register(或任何其它存储类关键字)

参考博文:

http://blog.csdn.net/superhoy/article/details/53504472

 

 

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