C语言指针学习

一、指针基础概念

1. 内存、地址、指针、指针变量区分

• 内存：程序运行时可访问的存储空间，计算机以 1 字节为单位给内存编号。
• 地址：内存字节的唯一编号，用来定位内存空间。
• 指针 = 地址：指针就是内存编号，代表一块内存的位置。
• 指针变量：专门存储地址的变量，本身也要占用内存空间。

2. 指针变量定义语法

格式：基类型 *变量名;

• 基类型：指针指向空间存储的数据类型（int/char/float/void 等），决定解引用时读取多少字节。
• *：类型标识，说明该变量是指针，不是普通变量。

示例：

int *pint; // 指向 int 类型的指针 char *pch; // 指向 char 类型的指针 int *pi, *pj; // 同时定义两个 int 指针

3. 指针变量占用空间

• 64 位系统：所有指针统一占 8 字节
• 32 位系统：所有指针统一占 4 字节

sizeof(任意指针)只和系统架构有关，和指向类型无关。

4. 指针初始化与赋值

int num = 100; int *p = NULL; // 初始化为空指针（推荐，避免野指针） int *p2 = # // 取普通变量地址赋值 p = # // 先定义后赋值

• NULL：等价 0，代表指针不指向任何有效内存。
• 野指针：未初始化、指向已释放内存、越界地址的指针，操作会段错误。
• 规避方案：定义时赋值 NULL 或合法变量地址。

5. 两大核心运算符：& 取地址、* 解引用

（1）& 取地址运算符

作用：获取变量首字节地址

规则：

• 只能对变量取地址，不能对常量、表达式、寄存器变量取址。

int a; &a; // 合法，取 a 的地址 &100; // 非法

（2）* 解引用（间接访问）运算符

作用：通过指针保存的地址，访问对应内存里的数据

规则：

• *指针等价于基类型变量，读写该内存的值。
• 读取字节数由基类型决定：
  • char *p：*p只操作 1 字节
  • int *p：*p操作 4 字节
  • double *p：*p操作 8 字节

int num = 10; int *p = # *p = 20; // 等价 num = 20; 修改原变量值

6. 指针算术运算

指针仅支持++/--/+整数/-整数/指针-指针，*/%无意义。

• 指针 ± 整数：偏移整数 × sizeof(基类型)字节

char *pc; pc+1; // 向后偏移 1 字节 int *pi; pi+1; // 向后偏移 4 字节

• 指针 1 - 指针 2：结果是两个地址之间间隔的元素个数

公式：元素个数 = (地址差值) / sizeof(基类型)

前提：两个指针指向同一块连续内存（数组）才有意义。

二、指针作为函数参数（地址传递核心）

1. 值传递 vs 地址传递

• 普通值传递：实参拷贝一份给形参，形参是独立空间，无法修改主函数变量
• 指针地址传递：实参传变量地址，形参指针接收地址，*形参直接操作主函数原变量，可修改外部变量

2. 指针传参三大用途

1. 在被调函数修改主调函数的普通变量；
2. 函数需要返回多个计算结果；
3. 传递数组，避免完整拷贝数组（节省内存）。

3. 二级指针传参场景

如果要修改主函数里的指针变量本身（不是指针指向的数据），需要传指针的地址，形参用二级指针接收。

void fun(char **pstr) { *pstr = "new string"; // 修改外部一级指针 pstr 的指向 } int main() { char *p = "hello"; fun(&p); // 传指针变量的地址，二级指针接收 }

三、指针与一维数组

1. 数组名本质

数组名 a 是数组首元素地址常量，等价&a[0]，不能被赋值（右值）。

下标语法和指针语法完全等价：

a[0] == *a; a[1] == *(a+1); a[n] == *(a+n); &a[n] == a + n;

2. 一维数组作函数参数两种写法（完全等价）

// 写法 1：数组形式 void print_arr(int a[], int len); // 写法 2：指针形式（推荐底层理解） void print_arr(int *pa, int len);

注意：函数内部sizeof(pa)得到的是指针大小（8 字节），不是数组总长度，所以必须手动传长度参数。

3. 字符数组 / 字符串指针

• char str[] = "hello";str == &str[0] == char *
• 字符串以'\0'结尾，函数传参不需要额外传长度，遍历至*str == '\0'停止。
• 自定义字符串库函数（mystrlen/mystrcpy 等）形参都可用char str[]或char *str。

四、数组指针 vs 指针数组（极易混淆重点）

1. 数组指针：int (*p)[5]

• 本质：指针，指向一整个数组
• 括号不能省略：()优先级高于[]，(*p)代表 p 是指针，[5]代表指向含 5 个 int 的数组
• 运算特性：p+1一次性偏移整个数组大小（5×4=20 字节）
• 适用场景：接收二维数组数组名

int a[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; int (*p)[5] = &a; // &a 是整个数组的地址，匹配数组指针类型

2. 指针数组：int *p[5]

• 本质：数组，数组里每个元素是int *指针
• []优先级高于*，先定义数组，数组存储指针
• 内存占用：64 位系统 5×8=40 字节
• 典型用途：存储多个字符串（节省空间）

// 指针数组：存放 5 个字符串常量地址，仅存指针，不存字符串本体 char *str_arr[5] = {"aa", "bb", "cc"};

3. 指针数组 vs 二维字符数组对比

char str1[3][100] = {"a", "b", "c"}; // 二维数组：存储字符串本体，总 300 字节 char *str2[3] = {"a", "b", "c"}; // 指针数组：仅存地址，总 24 字节

• 二维字符数组：开辟连续内存存完整字符串，可修改每个字符；
• 指针数组：仅存字符串常量区地址，字符串常量只读，不可修改字符。

五、指针与二维数组

• 二维数组名 a 是数组指针int (*)[列数]，指向第一行一维数组，等价&a[0]

int a[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; a + 1; // 跳过一整行（3 个 int，12 字节）

二维数组元素访问等价写法

a[m][n] == *( *(a+m) + n )

二维数组传参两种等价写法（列数必须指定，行数可省略）

void print2D(int a[][3], int row); void print2D(int (*pa)[3], int row);

六、二级指针类型 **p

• 定义：保存一级指针变量的地址的指针

int num = 10; int *p = # int **pp = &p; // pp 是二级指针，存储一级指针 p 的地址

两大核心使用场景：

1. 函数内修改外部一级指针变量（前文示例）；
2. 接收指针数组数组名：指针数组名 str_arr 等价char **二级指针。

char *str[3] = {"a", "b"}; void func(char **p); func(str); // 数组名是二级指针，直接传参

七、指针函数 vs 函数指针（区分难点）

1. 指针函数：返回值为指针的函数

格式：基类型 *函数名(形参)

char *get_str() { static char buf[] = "test"; return buf; // 允许返回 static/全局/字符串常量/堆内存地址 // 禁止返回局部栈数组地址，函数结束内存销毁，变成野指针 }

返回地址合法性规则：

• ✅ static 静态变量地址 / 全局变量地址 / 字符串常量地址 / 堆 malloc 地址 / 参数传入地址
• ❌ 函数内普通局部变量、局部数组地址

2. 函数指针：指向函数入口地址的指针

格式：返回值 (*指针名)(形参列表)

// 加法函数 int add(int a, int b) { return a + b; } // 定义匹配 add 的函数指针 int (*pfun)(int, int) = NULL; pfun = add; // 函数名 = 函数入口地址，赋值给函数指针 // 通过指针调用函数 int res = pfun(1, 2);

核心用途：回调函数，将函数作为参数传给其他函数，解耦代码。

八、void* 万能指针

• 定义：void *p，可以接收任意类型数据的地址，通用地址容器；
• 限制：不能直接解引用*p，运算前必须强制转换为对应类型指针；
• 典型场景：malloc/free、通用工具函数参数。

int a = 10; void *vp = &a; int *p = (int *)vp; // 强制转换后才能解引用 printf("%d", *p);

九、指针核心易错点汇总

1. 数组名是地址常量，不能a++、a = p；&a是数组指针，和 a 类型不同；
2. sizeof(数组名)只有两种情况代表数组总大小：单独sizeof(a)、&a；作为函数参数时退化为指针；
3. 野指针、悬空指针不要解引用，程序崩溃；指针定义默认赋 NULL；
4. 区分：int (*p)[5]数组指针 /int *p[5]指针数组 /int **p二级指针；
5. 函数返回指针禁止返回栈局部变量地址；
6. 一级指针传参只能修改指向的数据，二级指针才能修改外部指针本身；
7. 指针算术偏移由基类型字节大小决定，不是单纯 ±1 字节；
8. 字符串常量存在只读段，char *p = "abc";不可写p[0]='x'，字符数组char str[]="abc"可修改。