指數(shù)指針的相關(guān)知識(shí)
周立功教授數(shù)年之心血之作《程序設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》，書(shū)本內(nèi)容公開(kāi)后，在電子行業(yè)掀起一片學(xué)習(xí)熱潮。經(jīng)周立功教授授權(quán)，本公眾號(hào)特對(duì)本書(shū)內(nèi)容進(jìn)行連載，愿共勉之。
第一章為程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，本文為1.8.3 指針數(shù)組。
>>>>1.字符串與指針數(shù)組
如果有以下定義：
int data0 = 1, data1 = 2, data2 = 3;
int *ptr0 = &data0, *ptr1 = &data1, *ptr2 = &data2;
實(shí)際上地址也是數(shù)據(jù)，那么數(shù)組也可以保存指針，因此可以在基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的基礎(chǔ)上派生一個(gè)構(gòu)造類(lèi)型，即將相同類(lèi)型的指針變量集合在一起有序地排列構(gòu)成指針數(shù)組。在指針數(shù)組變量的每一個(gè)元素中存放一個(gè)地址，并用下標(biāo)區(qū)分它們。雖然數(shù)組與指針數(shù)組存儲(chǔ)的都是數(shù)據(jù)，但還是有細(xì)微的差別。數(shù)組存儲(chǔ)的是相同類(lèi)型的字符或數(shù)值，而指針數(shù)組存儲(chǔ)的是相同類(lèi)型的指針。比如：
int data0, data1, data2;
int *ptr[3] = {&data0, &data1, &data2};
該聲明被解釋為ptr是指向int的指針的數(shù)組（元素個(gè)數(shù)3），“int *[3]”類(lèi)型名被解釋為指向int的指針的數(shù)組（元素個(gè)數(shù)3）類(lèi)型。即ptr指針數(shù)組是數(shù)組元素為3個(gè)指針的數(shù)組，其本質(zhì)是數(shù)組，類(lèi)型為int *[3]，ptr[0]指向&data0，ptr[1]指向&data1，ptr[2]指向&data2。
由于ptr聲明為指針數(shù)組，因此ptr[0]返回的是一個(gè)地址。當(dāng)用*ptr[i]解引用指針（i=0~2）時(shí)，則得到這個(gè)地址的內(nèi)容，即*ptr[0]==1，*ptr[1]==2，*ptr[2]==3。當(dāng)然，也可以使用等價(jià)的指針表示法，ptr+i表示數(shù)組第i個(gè)元素的地址。如果要修改這個(gè)地址中的內(nèi)容，可以使用*(ptr+i)。如果對(duì)**(ptr+i)解引用兩次，則返回所分配的內(nèi)存的位置，即可對(duì)其賦值。比如，ptr[1]位于地址&ptr[1]，表達(dá)式ptr+1返回&ptr[1]，用*(ptr+1)則得到指針&data1，再用**(ptr+i)解引用得到&data1的內(nèi)容“1”。由此可見(jiàn)，使用指針的指針表示法，讓我們知道正在處理的是指針數(shù)組。
顯然，只要初始化一個(gè)指針數(shù)組變量保存各個(gè)字符串的首地址，即可引用多個(gè)字符串：
char * keyWord[5] = {"eagle", "cat", "and", "dog", "ball"};
其中，keyWord[0]的類(lèi)型是char*，&keyWord[0]的類(lèi)型是char **。雖然這些字符串看起來(lái)好像存儲(chǔ)在keyWord指針數(shù)組變量中，但指針數(shù)組變量中實(shí)際上只存儲(chǔ)了指針，每一個(gè)指針都指向其對(duì)應(yīng)字符串的第一個(gè)字符。也就是說(shuō)，第i個(gè)字符串的所有字符存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的某個(gè)位置，指向它的指針存儲(chǔ)在keyWord [i]中，即keyWord [0]指向“"eagle"”、keyWord [1]指向“"cat"”，keyWord[2]指向 "ant"，keyWord[3]指向 "dog"，keyWord[4]指向 "ball"。
盡管keyWord的大小是固定的，但它訪問(wèn)的字符串可以是任意長(zhǎng)度，這種靈活性是C語(yǔ)言強(qiáng)大的數(shù)據(jù)構(gòu)造能力的一個(gè)有力的證明。由于指針數(shù)組是元素為指針變量的數(shù)組，因此一個(gè)字符指針數(shù)組可以用于處理多個(gè)字符串。顯然，將字符串制成一個(gè)表存放于指針數(shù)組的話(huà)，比使用switch語(yǔ)句效果更好。由此可見(jiàn)，數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲(chǔ)會(huì)以?xún)煞N形式保存：存址和存值，存址方式詳見(jiàn)圖 1.14。一個(gè)數(shù)組包含了指向?qū)嶋H信息的指針，而不是直接將信息存儲(chǔ)在數(shù)組元素的存儲(chǔ)空間里。使用這種方式，可以靈活地存儲(chǔ)和排序任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。
圖 1.14 存址方式
相反地，基于值的存儲(chǔ)將n個(gè)元素的數(shù)據(jù)集合打包存儲(chǔ)在固定大小的記錄塊中，這個(gè)固定大小為s，存值方式詳見(jiàn)圖 1.15，每個(gè)字符串占用大小為6字節(jié)的連續(xù)存儲(chǔ)塊。
圖 1.15 存值方式
為了便于說(shuō)明多個(gè)字符串的引用，將設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)交換函數(shù)。由于任何數(shù)據(jù)類(lèi)型的指針都可以給void*指針賦值，因此可以利用這一特性，將void*指針作為byte_swap()函數(shù)的形參，即可接受任何類(lèi)型數(shù)據(jù)。
由于C中最小長(zhǎng)度的變量為char類(lèi)型（包括unsigned char、signed char等），其sizeof(char)的結(jié)果為1，而其它任何變量的長(zhǎng)度都是它的整數(shù)倍。比如，在32位系統(tǒng)中，sizeof(int)為4。由于C語(yǔ)言的變量類(lèi)型多種多樣，因此不可能為每一種變量類(lèi)型編號(hào)，而且swap也并不關(guān)心變量的真正類(lèi)型，所以可以用變量的長(zhǎng)度代替變量類(lèi)型。byte_swap函數(shù)原型為：
void byte_swap(void *pData1, void *pData2, size_t stSize);
其中，size_t是C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中預(yù)定義的類(lèi)型，專(zhuān)門(mén)用于保存變量的大小。stSize為變量的長(zhǎng)度，pData1、pData2分別為是要比較的第1、2個(gè)參數(shù)。當(dāng)返回值< 0時(shí)，表示pData1 < pData2；當(dāng)返回值= 0時(shí)，表示pData1 = pData2；當(dāng)返回值> 0時(shí)，表示pData1 > pDta2。
在這里，任何類(lèi)型的指針都可以傳入byte_swap()中，真實(shí)地體現(xiàn)了內(nèi)存操作函數(shù)的意義，無(wú)論這塊內(nèi)存是什么數(shù)據(jù)類(lèi)型，它操作的對(duì)象僅僅是一塊內(nèi)存。無(wú)論用戶(hù)傳進(jìn)來(lái)的是什么類(lèi)型，從C99版本后，將void *類(lèi)型指針賦值給其它類(lèi)型指針時(shí)，不再需要強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換。即循環(huán)一次交換一個(gè)字節(jié)，那么對(duì)于int類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，僅需循環(huán)4次就可以了。其前提是兩個(gè)變量的類(lèi)型必須相同，比如，交換a、b兩個(gè)變量的值，其使用方法如下：
byte_swap(&a, &b, sizeof(a));
byte_swap()數(shù)據(jù)交換函數(shù)的接口與實(shí)現(xiàn)詳見(jiàn)程序清單 1.42和程序清單 1.43。
程序清單1.42swap數(shù)據(jù)交換函數(shù)接口（swap.h）
1 #pragma once
2 void byte_swap(void *pData1, void *pData2, size_t stSize);
程序清單1.43swap數(shù)據(jù)交換函數(shù)接口的實(shí)現(xiàn)（swap.c）
1 void byte_swap(void *pData1, void *pData2, size_t stSize)
2 {
3 unsigned char *pcData1 = pData1;
4 unsigned char *pcData2 = pData2;
5 unsigned char ucTemp;
6
7 while (stSize--){
8 ucTemp = *pcData1; *pcData1 = *pcData2; *pcData2 = ucTemp;
9 pcData1++; pcData2++;
10 }
11 }
針對(duì)特定的字符串，指針數(shù)組的應(yīng)用示例詳見(jiàn)程序清單 1.44。
程序清單1.44比較字符串大小然后輸出范例程序
1 #include
2 #include
3 #include "swap.h"
4
5 const char * keyWord[5] = {"eagle", "cat", "and", "dog", "ball"};
6 void show_str (void) //打印keyWord數(shù)據(jù)
7 {
8 for (int i = 0; i < sizeof(keyWord) / sizeof(keyWord[0]); i ++){
9 printf("%s", keyWord[i]);
10 }
11 printf("\n");
12 }
13
14 int main(int argc, char *argv[])
15 {
16 show_str();
17
18 if(strcmp(keyWord[0], keyWord[1]) < 0)
19 byte_swap(keyWord, keyWord +1, sizeof(keyWord[0]));
20 show_str();
21 return 0;
22 }
-
指針
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原文標(biāo)題：周立功：你知道數(shù)組也能保存指針嗎？
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