C语言指针与数组深入剖析及优化示例 指针解读 数组与指针的关系

 说明：

         这是个人对该在Linux平台上的C语言学习网站笨办法学C上的每一个练习章节附加题的解析和回答

ex14：

• 重新编写这些函数，使它们的数量减少。比如，你真的需要can_print_it吗？
   

  if(isalpha(ch) || isblank(ch)) {printf("'%c' == %d ", ch, ch);
  }

• 使用strlen函数，让print_arguments知道每个字符串参数都有多长，之后将长度传入print_letters。然后重写print_letters，让它只处理固定的长度，不按照'\0'终止符。你需要#include <string.h>来实现它。

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>
  #include <string.h>// forward declarations
  int can_print_it(char ch);
  void print_letters(char arg[],char str_len);void print_arguments(int argc, char *argv[])
  {int i = 0;for(i = 0; i < argc; i++) {print_letters(argv[i],strlen(argv[i]));}
  }void print_letters(char arg[],char str_len)
  {int i = 0;for(i = 0; i < str_len; i++) {char ch = arg[i];if(isalpha(ch) || isblank(ch)) {printf("'%c' == %d ", ch, ch);}}printf("\n");
  }int main(int argc, char *argv[])
  {print_arguments(argc, argv);return 0;
  }
  

• 使用man来查询isalpha和isblank的信息。使用其它相似的函数来只打印出数字或者其它字符。
  
  
  其他类似函数：
  isdigit: 检查字符是否为数字（0-9）。
  ispunct: 检查字符是否为标点符号。
  isxdigit: 检查字符是否为十六进制数字。
  isalnum: 检查字符是否为字母或数字。
  iscntrl: 检查字符是否为控制字符。

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>
  #include <string.h>// Function prototypes
  void print_arguments(int argc, char *argv[]);
  void print_letters(const char *arg);
  void print_digits(const char *arg);
  void print_punctuation(const char *arg);void print_arguments(int argc, char *argv[]) {for (int i = 0; i < argc; i++) {printf("Argument %d: %s\n", i, argv[i]);printf("Letters: ");print_letters(argv[i]);printf("Digits: ");print_digits(argv[i]);printf("Punctuation: ");print_punctuation(argv[i]);printf("\n");}
  }void print_letters(const char *arg) {for (int i = 0; arg[i] != '\0'; i++) {char ch = arg[i];if (isalpha(ch) || isblank(ch)) {printf("'%c' == %d ", ch, ch);}}printf("\n");
  }void print_digits(const char *arg) {for (int i = 0; arg[i] != '\0'; i++) {char ch = arg[i];if (isdigit(ch)) {printf("'%c' == %d ", ch, ch);}}printf("\n");
  }void print_punctuation(const char *arg) {for (int i = 0; arg[i] != '\0'; i++) {char ch = arg[i];if (ispunct(ch)) {printf("'%c' == %d ", ch, ch);}}printf("\n");
  }int main(int argc, char *argv[]) {print_arguments(argc, argv);return 0;
  }
  

• 上网浏览不同的人喜欢什么样的函数格式。永远不要使用“K&R”语法，因为它过时了，而且容易使人混乱，但是当你碰到一些人使用这种格式时，要理解代码做了什么。
  
        旧的“K&R”函数定义形式（Kernighan and Ritchie风格），来源于C语言的初始版本，在ANSI C（1989年）现代风格之前非常流行。这种形式在现代C编程中已经过时，但仍然可以在一些老旧的代码中看到。它的特点是函数参数的类型声明放在函数体之前，单独列出，而不是在函数头部直接定义参数及其类型。

  int sum(a, b)
  int a;  // 参数类型声明
  int b;  // 参数类型声明
  {return a + b;
  }
  

  ex15:

• 一些指针的疑问总结：
  
  指针的类型和不同级数的异同点？
  所有的指针（无论几级指针都是一个存储指针地址的变量，都是只有操作系统的位数来决定的，要么是64位要么是32位），而指针的类型（例如：int * ，char *）决定了指针每次读取数据的内存地址偏移量
  例子：

  #include <stdio.h>int main() {char arr_char[] = "Hello"; int arr_int[] = {10, 20, 30, 40};  char *p_char = arr_char;int *p_int = arr_int;// 输出原始地址printf("Original char pointer address: %p\n", p_char);printf("Original int pointer address: %p\n", p_int);// 输出加 1 后的地址printf("char pointer after p_char + 1: %p\n", p_char + 1);//偏移量1printf("int pointer after p_int + 1: %p\n", p_int + 1);//偏移量4return 0;
  }
  /*输出
  Original char pointer address: 0x7ffeeef25a50
  Original int pointer address: 0x7ffeeef25a60
  char pointer after p_char + 1: 0x7ffeeef25a51
  int pointer after p_int + 1: 0x7ffeeef25a64
  */

  
  有关指针* 和 & 操作符解释：
  * 是解引用操作符，用于访问指针指向的值。解引用一个一级指针时，访问的是指针指向的数据；解引用一个二级指针时，先访问一级指针，再访问一级指针指向的数据。
  & 是取地址操作符，用于获取变量的地址。当你对一个变量应用 & 时，编译器会根据变量的类型生成指针，并保存该指针的类型信息。
  
  编译器如何在内存中区分不同级别指针？
  一级指针（例如 int *ptr）会在内存中存储一个指向 int 类型数据的地址。
  二级指针（例如 int **pptr）会在内存中存储一个指向一级指针的地址，访问时会先取出一级指针，再使用一级指针去访问实际数据。

  int x = 5;
  int *p1 = &x;   // p1 是一级指针，存储 x 的地址
  int **p2 = &p1;  // p2 是二级指针，存储 p1 的地址
  /*内存表示
  x = 5
  p1 -> 地址1    (指向 x)
  p2 -> 地址2    (指向 p1)
  */

  当我们解引用 p2 时，首先得到 p1 的值（即 &x），然后通过 p1 访问 x。

• 再次解读一个非常好的例子：

  #include <stdio.h>int main(){int int_var = 16909060; // 0x01020304 in memory//16909060 对应的十六进制是 0x01020304。在小端模式内存中，int_var 会以4个字节存储这个值（0x04 0x03 0x02 0x01，从低地址到高地址）char *char_ptr = (char *)&int_var;printf("char_ptr[0]: %d\n", char_ptr[0]); // 输出最低字节printf("char_ptr[1]: %d\n", char_ptr[1]); // 输出次低字节/*上述的char_ptr[0]其实就是是指针数组的索引操作，实际上是访问char_ptr指向数组的第二个元素而char_ptr指向int_var的指针，而int_var被强制转化为char *型指针(偏移量为1)即int_var在内存中其实相当于四个元素的数组，第一个元素为0x04，第二个为0x03...char_ptr[0]也相当于对char_ptr的解引用：*char_ptr,故char_ptr[1]等价于*（char_ptr+1）*/return 0;
  }
  

  根据以上分析可以推断出输出结果为：

  char_ptr[0]: 4
  char_ptr[1]: 3

  指针词库

  现在我打算向你提供一个词库，用于读写指针。当你遇到复杂的指针语句时，试着参考它并且逐字拆分语句（或者不要使用这个语句，因为有可能并不好）：

  type *ptr

  type类型的指针，名为ptr。

  *ptr

  ptr所指向位置的值。

  *(ptr + i)

  （ptr所指向位置加上i）的值。

  注：以字节为单位的话，应该是ptr所指向的位置再加上sizeof(type) * i。

  &thing

  thing的地址。

  type *ptr = &thing

  名为ptr，type类型的指针，值设置为thing的地址。

  ptr++

  自增ptr指向的位置。
   

• 使用访问指针的方式重写所有使用数组的地方。
  
  将原来使用 ages[i] 的地方，可以通过 *(ages + i) 来访问。
   
• 使用访问数组的方式重写所有使用指针的地方。
  
  将原来使用 *(names + i) 的地方，可以通过 names[i] 来访问。
   
• 使用指针来处理命令行参数，就像处理names那样。
  
  
  printf("Argument %d: %s\n", i, *(argv + i));
  
   
• 在程序末尾添加一个for循环，打印出这些指针所指向的地址。你需要在printf中使用%p。
   

  // 打印指针所指向的地址
  void print_addresses(int *ages, char **names, int count)
  {int i = 0;while (i < count) {printf("Address of names[%d]: %p, Address of ages[%d]: %p\n", i, &names[i], i, &ages[i]);i++;}
  }

• 对于每一种打印数组的方法，使用函数来重写程序。试着向函数传递指针来处理数据。记住你可以声明接受指针的函数，但是可以像数组那样用它。
   

  #include <stdio.h>// 函数声明：打印年龄和名字
  void print_using_pointers(int *ages, char **names, int count);
  void print_using_arrays(int *ages, char **names, int count);
  void print_using_pointers_from_argv(char **argv, int argc);
  void print_addresses(int *ages, char **names, int count);int main(int argc, char *argv[])
  {// 创建数组int ages[] = {23, 43, 12, 89, 2};char *names[] = {"Alan", "Frank", "Mary", "John", "Lisa"};// 获取数组的元素个数int count = sizeof(ages) / sizeof(int);// 使用指针的方式打印print_using_pointers(ages, names, count);printf("---\n");// 使用数组的方式打印print_using_arrays(ages, names, count);printf("---\n");// 使用指针处理命令行参数print_using_pointers_from_argv(argv, argc);printf("---\n");// 打印指针所指向的地址print_addresses(ages, names, count);return 0;
  }// 使用指针方式打印
  void print_using_pointers(int *ages, char **names, int count)
  {int i = 0;while (i < count) {printf("%s is %d years old.\n", *(names + i), *(ages + i));i++;}
  }// 使用数组方式打印
  void print_using_arrays(int *ages, char **names, int count)
  {int i = 0;while (i < count) {printf("%s has %d years alive.\n", names[i], ages[i]);i++;}
  }// 使用指针处理命令行参数
  void print_using_pointers_from_argv(char **argv, int argc)
  {int i = 0;while (i < argc) {printf("Argument %d: %s\n", i, *(argv + i));i++;}
  }// 打印指针所指向的地址
  void print_addresses(int *ages, char **names, int count)
  {int i = 0;while (i < count) {printf("Address of names[%d]: %p, Address of ages[%d]: %p\n", i, (void*)&names[i], i, (void*)&ages[i]);i++;}
  }
  

• 将for循环改为while循环，并且观察对于每种指针用法哪种循环更方便。