【C语言】低级指针-平芜编程栈

学C语言，指针应该是大多数人绕不过去的一座大山，以下是我在指针学习时遇到的问题及解答，欢迎提出见解
• 为什么&arr和arr打印出来的地址一样，加 1之后却不一样了？
• 在推导（(arr+i)+j)的过程中，明明 *(arr+i)前面带了个解引用 *，为什么它拿到的还是一个地址，而不是具体的数值？
• 二级指针到底存了谁的地址？
• 为什么 *intarr[3] 这种明明是一维的指针数组，用起来（比如 arr[i][j]）却跟二维数组一模一样，底层全是指针？
• 为什么在调用函数时，明明传了地址给形参，把指针也互换了，结果两个数却没换成功？

一、数组名 arr 与取地址 &arr

在数组学习中刚接触到这个概念时，我只知道arr 和 &arr 打印出来的内存地址是相同的。但它们的类型和“步长”不同，这是我不能理解的，在指针学习完之后，我开始逐渐理解这两个概念。在具体使用场景:
int arr[3]={1,2,3};
printf(“%p\n”,&arr）；中的 &arr类型是int*[3]表示指向“包含3个int的数组”指针，步长：3*4=12
printf(“%p\n”,arr）；中的 arr类型是int* 表示指向“包含1个int”的指针，步长：3*1=3

对比项	arr（数组名）	&arr（取地址）
内存地址	与 &arr 相同（指向数组首元素）	与 arr 相同（指向整个数组）
类型	int*（退化为指向首元素的指针）	int (*)[10]（数组指针，不退化）
步长	一个元素的大小（4 字节）	整个数组的大小（40 字节）
arr + 1	指向第 2 个元素（跨 4 字节）	指向数组末尾之后（跨 40 字节）

通俗比喻：
• arr + 1：你拿到了第一个房间的钥匙，往前走一步，你只到了第二个房间（跨了1个元素，4字节）。
• &arr + 1：你拿到了整栋楼（10个房间）的产权证，往前走一步，你跨过了整栋楼[跨了整个数组（10个元素），40字节]。
核心：地址值相同，类型大不同；arr 走一步跨一房，&arr 走一步跨一楼。

二：为什么(arr+i) 拿到的不是数值？（解引用的降维）*

我们来对arr[i][j]的底层逻辑进行展开：

// 由于 arr1 为数组名，以数组名进行计算时，退化为指向首元素的指针；// 而数组 arr 的数据类型为 int*，也正是对应了数组内存储的是三个一维数组首元素的内存地址。int*arr[3]={arr1,arr2,arr3};for(inti=0;i<3;i++){// 内层循环：根据每个一维数组自身的长度遍历for(intj=0;j<lenArr[i];j++){// 这里的 arr 在计算时退化为二级指针，类型为 int**。// arr[i][j]底层等价于 *(*(arr+i)+j)printf("%d ",arr[i][j]);/* 为什么 *(arr+i) 拿到的是首地址而不是具体的值？ 因为 arr 本身就为指针，运算时再度退化为二级指针 (int**)。 拆解底层运算 *(*(arr+i)+j) 的四个步骤： 1. arr + i ：找到第 i 个指针的位置 2. *(arr + i) ：拿到第 i 个一维数组的首地址（解引用了一次，但依然是地址） 3. *(arr + i) + j ：在那个一维数组的首地址上，往后移动 j 个 int 的距离 4. *(*(arr + i) + j)：把具体的数字打印出来（第二次解引用，终于拿到了具体数值） */}printf("\n");}

对于指针数组 arr，它在参与计算时会退化为二级指针（int），所以*(arr+i)这里还是内存地址。但此前我的错误认知来源于认为它还是一级指针，所以解引用只是剥掉一层指针的壳。剥完一层是啥，完全取决于指针本身是什么类型**：
• int* 剥掉一层是 int（普通数据）。
• int** 剥掉一层是 int*（依然是地址）。

这里补充一下【指针数组】和【数组指针】的概念：

指针数组：存放指针的数组intp[2]={arr1,arr2};*
数组指针：指向数组的指针 *int(p)[5] = arr;

三：二级指针到底存了谁的地址？

之前我对它的理解总是自相矛盾，现在用“房间与纸条”的比喻，彻底理顺了：
• 变量 a（存数据10）：是一个房间，里面放着真实的数据 10。
• 一级指针 p（存 a 的地址）：是一个房间，里面放着一张纸条1，写着“房间A的地址”。
• 二级指针 pp（存 p 的地址）：是一个房间，里面放着一张纸条2，写着“房间P的地址”。
所以，二级指针 pp 存储的是“一级指针变量 p 自身的内存地址（&p）”。

四：看似二维数组的“一维指针数组”

当你看到这段代码时：
int arr1[3] = {1, 2, 3};
int arr2[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *arr[2] = {arr1, arr2};
是否会认为这里的arr是一个二维数组？
但是它不是真正的二维数组，，它是一维指针数组。（真正的二维数组 int arr[3][5] 在内存中是连续排列的矩阵）
• 右边：arr1、arr2 作为右值参与计算，自动退化为指向各自首元素的指针。
• 左边：intarr[2] 规定了 arr 里面存的元素类型必须是 int（指针）。
• 结果：arr 内部存的是 arr1、arr2 这些一维数组的首地址。虽然它是一维的，但因为它存了其他数组的地址，所以你可以用 arr[i][j] 这种类似二维数组的语法去访问。

五：函数调用中，为什么交换了指针却没用？

在学习函数传参时
int a=3;
int b=5;

错误示范：
void swap(int *p, int *q) {
int *t;
t = p;
p = q;
q = t;
}
// 调用 swap(&a, &b) 后，a 依然是 3，b 依然是 5。

为什么失败？
C语言函数传参是值传递。当你调用 swap(&a, &b) 时，实际上是复制了两份地址，交给了局部变量（形参）p 和 q。此时 p 拿着 a 的地址复印件，q 拿着 b 的地址复印件。
错误的代码仅仅是把 p 和 q 手里拿的“复印件”互换了。函数内部完全没有用到，这意味着你根本没有通过地址去访问具体的数值。函数执行完毕，p、q、t 这些形参随着作用域结束被销毁，主函数里的 a 和 b 毫无变化。
正确示范：
void swap(int *p, int *q) {
int t;
t = *p;
*p = *q;
*q = t;
}
// 调用 swap(&a, &b) 后，成功交换！

*为什么成功？
虽然 p 和 q 依然是地址的复印件，但只要我们在它们前面加上（解引用），就相当于拿着复印的地址，去访问具体的数据，并且换了位置。主函数中 a 和 b 所在的内存区域被永久改变了。即便函数调用完，形参 p 和 q（复印件）消失了，但实参 a 和 b 的值已经被成功交换。

在上述初级指针的学习中，我总结了以下感悟：