程序员C语言快速上手——进阶篇（六）
- 进阶语法
- 指针与数组
- 指针的算术运算
- 数组名与指针
- 指针与字符串
- 字符串的进阶
- 实现简单正则表达式匹配器
- 字符串的进阶
- 指针常量与常量指针
- 指针常量
- 常量指针
- 指向常量的常量指针
- 指针与数组
进阶语法
指针与数组
1 #include <stdio.h>
2
3 int main(){
4 int arr[5]={1,2,3,4,5};
5
6 // 依次打印数组每个元素的地址
7 for (int i = 0; i < 5; i++){
8 printf("p: %x\n",&arr[i]);
9 }
10 return 0;
11 }打印结果
1 p: 22fe30
2 p: 22fe34
3 p: 22fe38
4 p: 22fe3c
5 p: 22fe40由上例可验证，数组的内存空间是连在一起的，它的第一个元素地址是0x22fe30，第二个元素的地址是0x22fe34，紧随其后。因为是int数组，每个元素都需要占用4个字节空间，因此地址的间隔也是4。
指针的算术运算
1 #include <stdio.h>
2
3 int main(){
4 int arr[5]={1,2,3,4,5};
5
6 // 声明指针p，指向数组的首元素
7 int *p = &arr[0];
8
9 // 将指针变量加1，表示偏移一个单位
10 printf("arr[0]=%d address=%x\n",*p, p);
11 printf("arr[1]=%d address=%x\n",*(p + 1), (p+1));
12 printf("arr[2]=%d address=%x\n",*(p + 2), (p+2));
13
14 return 0;
15 }打印结果：
1 arr[0]=1 address=22fe30
2 arr[1]=2 address=22fe34
3 arr[2]=3 address=22fe38
在这里插入图片描述 同理，如果我们取数组最后一个元素的地址，然后对指向最后一个元素的指针执行减1运算，那么指针就会像前偏移，指向倒数第二个元素。
学会了指针的运算，再结合解引用，就可以使用指针遍历数组。但是千万要注意，指针偏移时不能越界，也就是说指针必须始终小于或等于数组的最后一个元素的地址，不能超过最后一个元素。
指针变量本质上就是一个32位的整型，内存地址本身也就是一个编号，因此对指针进行算术运算、比较运算都是合理的。
1 #include <stdio.h>
2
3 int main(){
4 int arr[5]={1,2,3,4,5};
5
6 int *p = &arr[0];
7
8 // 使用指针遍历数组
9 for (; p <= &arr[4]; p++){
10 printf("%d\n",*p);
11 }
12 return 0;
13 }打印结果：
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5当然，对于指向数组首元素的指针，我们仍然可以使用下标访问。但是一定要确认，该指针当前是否还指向数组首元素，如果你对指针做过偏移运算，那么它就不再指向首元素，这时使用下标访问，很可能导致访问越界。
1 #include <stdio.h>
2
3 int main(){
4 int arr[5]={1,2,3,4,5};
5
6 int *p = &arr[0];
7
8 for (int i = 0; i < 5; i++){
9 printf("%d\n",p[i]);
10 }
11 return 0;
12 }数组名与指针
1 #include <stdio.h>
2
3 int main(){
4 int arr[5]={1,2,3,4,5};
5
6 int *p = &arr[0];
7
8 printf("p=%x\n",p);
9 printf("arr=%x\n",arr);
10
11 return 0;
12 }打印结果：
1 p=22fe30
2 arr=22fe30可以看到，实际上数组名这个变量保存的就是数组的首元素地址。但是数组变量和指向它首元素的指针变量又是完全不同的两个概念。那么数组名和指针又有什么区别呢？
- 类型不同。如上，变量
p是指针类型，变量arr是数组类型 - 性质不同。
p是变量，可以修改值，重新指向其他地址。arr内部保存的指针是个常量，不能修改和运算。 - 数组类型可以使用
sizeof运算，求得整个数组的内存大小，而对指针p进行sizeof运算，只能得到当前指针所占用的内存大小。
现在我们明白了，就算数组名和指针保存的值相同，它们也是两个完全不同的概念。但是我们知道了数组名保存的是首元素地址，那么以后就可以简化代码
1 int arr[5]={1,2,3,4,5};
2
3 // 直接使用数组名对指针变量进行初始化，省略&arr[0]的写法，效果是同等的
4 int *p = arr;到这里，大家应该能明白上一章函数部分中，数组做函数的形式参数时，自动退化为指针是什么意思了吧。一旦将数组作为函数的参数，实际上都是将数组的首元素地址复制给了函数的形参，即使你声明的是数组类型的形参也一样。
1 // 形参声明为数组类型：char ch[] ，没用！
2 // 实际上仍然会退化为指针，编译器不允许在函数传参时，对数组内容进行复制操作，无法实现值传递
3 // 因此，ch实际上是一个char *类型的指针而已
4 void convstr(char ch[], int flags);我们可以写个简单代码验证
1 #include <stdio.h>
2
3 void test(int a[]){
4 // 真正的数组类型，是不能进行指针运算的
5 // 因此a不是一个数组类型，它就是个指针类型
6 printf("a=%x\n",a++);
7}
8
9 int main(){
10 int arr[5]={1,2,3,4,5};
11 test(arr);
12 return 0;
13}我们上面已经总结了，数组名内部的指针是个常量，不能进行运算，而test函数的形参数组a却可以++运算，说明数组做形参，自动退化为指针类型。
指针与字符串
弄清楚了指针与数组的关系，再看指针与字符串其实就水到渠成了。
1 #include <stdio.h>
2
3 int main(){
4 // 使用字符串指针表示字符串
5 char *greet = "hello, Alex";
6
7 printf("address=%x\n",greet);
8 printf("%s\n",greet);
9 return 0;
10 }打印 结果：
1 address=404000
2 hello, Alex需要注意，使用字符串指针时，指针本身就表示了字符串，而不要对其进行解引用。
使用字符串指针时，要注意指向字面常量和指向字符数组的区别
1 #include <stdio.h>
2
3 int main(){
4 char *str1 = "hello, Alex";
5 char str2[] = "hello, Alice";
6
7 str1[0] = 'f'; //报错，不可修改
8 str2[0] = 'f';
9
10 printf("%s\n",str1);
11 printf("%s\n",str2);
12 return 0;
13 }可以看到，指针str1指向的是一个字面常量，这个字面常量和数组str2所在的内存区域是不同的，它是只读的，不能做修改。而str2是一个字符数组，里面的元素是可以修改的。
字符串的进阶
实现一个类似strlen的函数，计算字符串的长度。
1 #include <stdio.h>
2
3 int len(char *str){
4 int i = 0;
5 for (; *str !='\0'; str++,i++);
6 return i;
7 }
8
9 int main(){
10 char *str1 = "hello,Alex";
11 char str2[] = "hello,Alice";
12
13 printf("%d\n",len(str1));
14 printf("%d\n",len(str2));
15 return 0;
16 }打印结果：
1 10
2 11实现简单正则表达式匹配器
下面的实例来自经典图书《代码之美》，这段程序使用简单的30来行代码，实现了一个简单正则表达式匹配器，其代码之简洁优雅，可为楷模，也充分展示出了C程序的简洁高效特点。
1 #include <stdio.h>
2
3 int match(char *regexp, char *text);
4 int matchhere(char *regexp,char *text);
5 int matchstar(int c,char *regexp,char *text);
6
7 // 创建main函数，测试match函数的功能，其返回1表示匹配成功，0表示无匹配
8 int main(){
9 char *str1 = "+8613277880066";
10
11 // 检测字符串str1是否以"+86"开头
12 printf("%d\n",match("^+86",str1));
13 // 检测字符串str1尾部是否包含"66"子串
14 printf("%d\n",match("66$",str1));
15 // 字符串str1中是否包含子串"132"
16 printf("%d\n",match("132",str1));
17 // 是否包含3xxx2样式的字符串，xxx可以是任意多个或者0个字符
18 printf("%d\n",match("3*2",str1));
19 // 是否包含3x2样式的子串，x是单个任意字符，这里不包含
20 printf("%d\n",match("3.2",str1));
21 return 0;
22 }
23
24 // 在text中查找正则表达式regexp
25 int match(char *regexp, char *text){
26 if (regexp[0] == '^'){
27 return matchhere(regexp+1,text);
28 }
29 do{ //即使字符串为空也必须检查
30 if (matchhere(regexp,text)) return 1;
31 } while (*text++ != '\0');
32 return 0;
33 }
34 // 在text开头查找regexp
35 int matchhere(char *regexp,char *text){
36 if (regexp[0]=='\0') return 1;
37 if (regexp[0]=='*') {
38 return matchstar(regexp[0],regexp+2,text);
39 }
40
41 if (regexp[0]=='$' && regexp[1] == '\0') {
42 return *text == '\0';
43 }
44
45 if (*text !='\0' && (regexp[0] == '.' || regexp[0]==*text)) {
46 return matchhere(regexp+1,text+1);
47 }
48 return 0;
49 }
50
51 int matchstar(int c,char *regexp,char *text){
52 do{ // 通配符* 匹配零个或多个实例
53 if (matchhere(regexp,text)) return 1;
54 } while (*text!='\0' && (*text++ == c || c == '.'));
55 return 0;
56 }打印结果：
1 1
2 1
3 1
4 1
5 0可以看到，只有最后一个不包含，我们的测试字符串是一个手机号码，其中没有"3x2"这样格式的子串，只有一个32子串。
本例非常经典，值得大家好好学习，如无法理清逻辑，建议使用调试功能，跟踪程序的执行流程，帮助理解程序的逻辑。我们可以在match函数中打上一个断点，vscode中使用【F5】快捷键开启调试
在这里插入图片描述 在左边窗口查看变量的值，配合使用快捷键【F10】执行下一行代码，遇到函数调用时，使用快捷键【F11】进入被调用的函数中继续单步调试
最后说明一下关于，*text++的用法，这里自增运算符++的优先级高于解引用运算符*，因此实际上的运算顺序是*(text++)，只是绝大多数时候都会省略括号。关于自增运算符，我们在前面的章节长篇大论的讲解了一番，并不是无的放矢，实际上++运算结合指针是很常用的用法，如仍不清楚这里*text++的值，请返回 程序员C语言快速上手——基础篇（三） 算术运算符章节重新学习++的用法。
指针常量与常量指针
指针常量
指针常量仅指向唯一的内存地址，一旦被初始化后，就不能再指向其他地址。简单说就是指针本身是常量。
声明格式：【指针类型】 const 【变量名】
1 int n = 7;
2 int l = 10;
3
4 //声明并初始化指针常量
5 int* const p1 = &n;
6 p1 = &l; // 错误，无法编译！指针常量不能再指向其他地址
7
8 // 普通指针，可以指向其他地址
9 int *p2 = &n;
10 p2 = &l;声明指针常量时需要注意，星号是紧挨类型的，在之前的章节已经讲过，int* 普通类型加星号合起来才是表示指针类型，因此const关键字是修饰指针变量本身的。当我们对指针常量使用解引用符修改内容时不受影响。
1 int n = 7;
2 int* const p1 = &n;
3 //可使用解引用符，修改指针常量所指向的内存空间的值
4 *p1 = 1; //相当于n=1当然，也有人喜欢使用另一种风格来声明指针常量，将星号与const紧挨
1 int n = 7;
2 int *const p1 = &n;常量指针
常量指针的意思是说指针所指向的内容是个常量。既然内容是个常量，那就不能使用解引用符去修改指向的内容。但指针自己本身却是个变量，因此它仍然可以再次指向其他的内容。
声明格式：const【指针类型】 【变量名】
1 int n = 7;
2 int l = 10;
3
4 //声明常量指针
5 const int *p1 = &n;
6 *p1 = 0; // 错误，无法编译！不能修改所指向的内容
7
8 p1 = &l; //它可以再指向其他地址指向常量的常量指针
指向常量的常量指针，即将上述两种结合到一起，简单说就是指针自己本身是一个常量，它指向的内容也是一个常量。因此它既不能修改指向的内容，也不能重新指向新地址。
声明格式：const【指针类型】const 【变量名】
1 int n = 7;
2 int l = 10;
3
4 //声明指向常量的常量指针
5 const int* const p1 = &n;
6 *p1 = 0; // 错误! 不能修改指向的内容
7 p1 = &l; //错误! 不能重新指向新地址