指针

每一个变量都有一个内存位置，每一个内存位置都定义了可使用 & 运算符访问的地址，它表示了在内存中的一个地址。

实例：

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
    int var_runoob = 10;
    int *p;              // 定义指针变量
    p = &var_runoob;
 
   printf("var_runoob 变量的地址： %p\n", p);
   return 0;
}

输出：

var_runoob 变量的地址： 010FFADC

指针也就是内存地址，指针变量是用来存放内存地址的变量。

声明

type *var-name;

所有实际数据类型，不管是整型、浮点型、字符型，还是其他的数据类型，对应指针的值的类型都是一样的，都是一个代表内存地址的长的十六进制数。

不同数据类型的指针之间唯一的不同是，指针所指向的变量或常量的数据类型不同。

使用指针时会频繁进行以下几个操作：定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用地址的值。这些是通过使用一元运算符 * 来返回位于操作数所指定地址的变量的值。

实例：

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   int  var = 20;   /* 实际变量的声明 */
   int  *ip;        /* 指针变量的声明 */
 
   ip = &var;  /* 在指针变量中存储 var 的地址 */
 
   printf("var 变量的地址: %p\n", &var  );
 
   /* 在指针变量中存储的地址 */
   printf("ip 变量存储的地址: %p\n", ip );
 
   /* 使用指针访问值 */
   printf("*ip 变量的值: %d\n", *ip );
 
   return 0;
}

结果：

var 变量的地址: 00EFFB14
ip 变量存储的地址: 00EFFB14
*ip 变量的值: 20

空指针NULL

在变量声明的时候，如果没有确切的地址可以赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是一个良好的编程习惯。赋为 NULL 值的指针被称为空指针。

NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。

在大多数的操作系统上，程序不允许访问地址为 0 的内存，因为该内存是操作系统保留的。然而，内存地址 0 有特别重要的意义，它表明该指针不指向一个可访问的内存位置。但按照惯例，如果指针包含空值（零值），则假定它不指向任何东西。

使用if语句检查指针是否为空：

if(ptr)     /* 如果 p 非空，则完成 */
if(!ptr)    /* 如果 p 为空，则完成 */

指针的算数运算

C 指针是一个用数值表示的地址。因此，您可以对指针执行算术运算。可以对指针进行四种算术运算：++、--、+、-。

假设 ptr 是一个指向地址 1000 的整型指针，是一个 32 位的整数，让我们对该指针执行下列的算术运算：

ptr++

在执行完上述的运算之后，ptr 将指向位置 1004，因为 ptr 每增加一次，它都将指向下一个整数位置，即当前位置往后移 4 字节。这个运算会在不影响内存位置中实际值的情况下，移动指针到下一个内存位置。如果 ptr 指向一个地址为 1000 的字符，上面的运算会导致指针指向位置 1001，因为下一个字符位置是在 1001。

我们概括一下：

• 指针的每一次递增，它其实会指向下一个元素的存储单元。
• 指针的每一次递减，它都会指向前一个元素的存储单元。
• 指针在递增和递减时跳跃的字节数取决于指针所指向变量数据类型长度，比如 int 就是 4 个字节。

我们喜欢在程序中使用指针代替数组，因为变量指针可以递增，而数组不能递增，数组可以看成一个指针常量。

指针的比较

指针可以用关系运算符进行比较，如 ==、< 和 >。如果 p1 和 p2 指向两个相关的变量，比如同一个数组中的不同元素，则可对 p1 和 p2 进行大小比较。 

指针数组

声明：

int *ptr[MAX];

在这里，把 ptr 声明为一个数组，由 MAX 个整数指针组成。因此，ptr 中的每个元素，都是一个指向 int 值的指针。

实例：

#include<stdio.h>

#define MAX 3

int main()
{
    int  var[] = { 10, 100, 200 };
    int i;
    int *ptr[MAX];

    for (i = 0; i < MAX; i++)
    {
        ptr[i] = &var[i]; /* 赋值为整数的地址 */
    }
    for (i = 0; i < MAX; i++)
    {
        printf("Value of var[%d] = %d\n", i, *ptr[i]);
    }
    return 0;
}

结果：

Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200

您也可以用一个指向字符的指针数组来存储一个字符串列表，如下：

#include <stdio.h>

const int MAX = 4;

int main()
{
    const char* names[] = {
                    "Zara Ali",
                    "Hina Ali",
                    "Nuha Ali",
                    "Sara Ali",
    };
    int i = 0;

    for (i = 0; i < MAX; i++)
    {
        printf("Value of names[%d] = %s\n", i, names[i]);
    }
    return 0;
}

结果：

Value of names[0] = Zara Ali
Value of names[1] = Hina Ali
Value of names[2] = Nuha Ali
Value of names[3] = Sara Ali

指向指针的指针

指向指针的指针是一种多级间接寻址的形式，或者说是一个指针链。通常，一个指针包含一个变量的地址。当我们定义一个指向指针的指针时，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二个指针指向包含实际值的位置。

一个指向指针的指针变量必须如下声明，即在变量名前放置两个星号。

int **var;

当一个目标值被一个指针间接指向到另一个指针时，访问这个值需要使用两个星号运算符。 

实例：

#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   int  V;
   int  *Pt1;
   int  **Pt2;
 
   V = 100;
 
   /* 获取 V 的地址 */
   Pt1 = &V;
 
   /* 使用运算符 & 获取 Pt1 的地址 */
   Pt2 = &Pt1;
 
   /* 使用 pptr 获取值 */
   printf("var = %d\n", V );
   printf("Pt1 = %p\n", Pt1 );
   printf("*Pt1 = %d\n", *Pt1 );
    printf("Pt2 = %p\n", Pt2 );
   printf("**Pt2 = %d\n", **Pt2);
 
   return 0;
}

结果：

var = 100
Pt1 = 00BAFD2C
*Pt1 = 100
Pt2 = 00BAFD20
**Pt2 = 100

传递指针给函数

C 语言允许您传递指针给函数，只需要简单地声明函数参数为指针类型即可。

void getSeconds(unsigned long *par);

unsigned long sec;

getSeconds( &sec );

能接受指针作为参数的函数，也能接受数组作为参数。 

double getAverage(int *arr, int size);

int balance[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
double avg;
 
avg = getAverage( balance, 5 ) ;

从函数返回指针

C 允许您从函数返回指针。为了做到这点，您必须声明一个返回指针的函数，如下所示：

int * myFunction()
{
.
.
.
}

另外，C 语言不支持在调用函数时返回局部变量的地址，除非定义局部变量为 static 变量。

举例：生成 10 个随机数，并使用表示指针的数组名（即第一个数组元素的地址）来返回它们

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h> 
 
/* 要生成和返回随机数的函数 */
int * getRandom( )
{
   static int  r[10];
   int i;
 
   /* 设置种子 */
   srand( (unsigned)time( NULL ) );
   for ( i = 0; i < 10; ++i)
   {
      r[i] = rand();
      printf("%d\n", r[i] );
   }
 
   return r;
}
 
/* 要调用上面定义函数的主函数 */
int main ()
{
   /* 一个指向整数的指针 */
   int *p;
   int i;
 
   p = getRandom();
   for ( i = 0; i < 10; i++ )
   {
       printf("*(p + [%d]) : %d\n", i, *(p + i) );
   }
 
   return 0;
}

结果：

28642
1836
17615
27794
20914
20935
13596
19088
19791
14191
*(p + [0]) : 28642
*(p + [1]) : 1836
*(p + [2]) : 17615
*(p + [3]) : 27794
*(p + [4]) : 20914
*(p + [5]) : 20935
*(p + [6]) : 13596
*(p + [7]) : 19088
*(p + [8]) : 19791
*(p + [9]) : 14191

函数指针与回调函数

函数指针

函数指针是指向函数的指针变量。

通常我们说的指针变量是指向一个整型、字符型或数组等变量，而函数指针是指向函数。

函数指针可以像一般函数一样，用于调用函数、传递参数。

函数指针变量的声明：

typedef int (*fun_ptr)(int,int); // 声明一个指向同样参数、返回值的函数指针类型

实例：

#include <stdio.h>

int max(int x, int y)
{
    return x > y ? x : y;
}

int main(void)
{
    /* p 是函数指针 */
    int (*p)(int, int) = &max; // &可以省略
    int a, b, c, d;

    printf("请输入三个数字:");
    scanf_s("%d %d %d", &a, &b, &c);

    /* 与直接调用函数等价，d = max(max(a, b), c) */
    d = p(p(a, b), c);

    printf("最大的数字是: %d\n", d);

    return 0;
}

结果：

请输入三个数字:4 5 6
最大的数字是: 6

回调函数

函数指针作为某个函数的参数

函数指针变量可以作为某个函数的参数来使用的，回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。

简单讲：回调函数是由别人的函数执行时调用你实现的函数。

以下是来自知乎作者常溪玲的解说：

你到一个商店买东西，刚好你要的东西没有货，于是你在店员那里留下了你的电话，过了几天店里有货了，店员就打了你的电话，然后你接到电话后就到店里去取了货。在这个例子里，你的电话号码就叫回调函数，你把电话留给店员就叫登记回调函数，店里后来有货了叫做触发了回调关联的事件，店员给你打电话叫做调用回调函数，你到店里去取货叫做响应回调事件。

实例：

实例中 populate_array 函数定义了三个参数，其中第三个参数是函数的指针，通过该函数来设置数组的值。

实例中我们定义了回调函数 getNextRandomValue，它返回一个随机值，它作为一个函数指针传递给 populate_array 函数。

populate_array 将调用 10 次回调函数，并将回调函数的返回值赋值给数组。

#include <stdlib.h>  
#include <stdio.h>
 
// 回调函数
void populate_array(int *array, size_t arraySize, int (*getNextValue)(void))
{
    for (size_t i=0; i<arraySize; i++)
        array[i] = getNextValue();
}
 
// 获取随机值
int getNextRandomValue(void)
{
    return rand();
}
 
int main(void)
{
    int myarray[10];
    /* getNextRandomValue 不能加括号，否则无法编译，
       因为加上括号之后相当于传入此参数时传入了 int , 
       而不是函数指针*/
    populate_array(myarray, 10, getNextRandomValue);
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", myarray[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

结果：

41 18467 6334 26500 19169 15724 11478 29358 26962 24464