C语言万字精讲指针

前言

很多初学者学C语言都会卡在指针：分不清数组指针和指针数组、搞不懂 sizeof 和 strlen 、二维数组传参一头雾水、函数指针看不懂、笔试题一做全错。
指针本质只有一句话：指针 = 内存单元编号 = 地址。本文结合全套课件知识点，由浅入深逐层拆解，配套可运行代码+高频笔试题，看完彻底告别指针困惑。

一、指针底层基础：内存与地址

1.1内存编址原理

计算机内存被切分成一个个1字节内存单元，每个单元分配唯一编号，这个编号就是地址（也就是指针）。

32位系统：32根地址总线，地址占4字节；

64位系统：地址占8字节。所有指针变量大小只由系统位数决定，和指向类型无关。

1.2两大核心操作符

1.取地址操作符（&）

&a就可以取出地址，拿的是字节较小的那个地址。int*pa=&a（pa可以用来存放地址（指针），所以pa叫指针变量）。这个int*pa叫做整型指针变量。*是在说明指针变量，int是告诉我们pa指向的变量是int类型。pa类型是int*但是理解时int和*都有意义。

2.取地址操作符（间接访问操作符）

*pa：*——解引用操作符，通过pa里存的地址找到a

1.3指针类型的意义

1.指针的解引用一次访问几个字节：比如int*访问4个字节、char*访问1个字节、double*访问8个字节、short*访问2个字节。

2.

由上两图可知，p所存放的地址往后跳了四个字节。这是因为p的类型是int*，p认为自己指向的是int类型数据，pi+1就应该跳过1个int类型的数据也就是4个字节。由此可知，指针类型决定了向前或向后跳过的距离有多大。

3.void*指针（理解为无具体类型的指针）

不能直接进行解引用和+或-整数的操作。一般就是使用在函数参数的部分，用来接受不同类型数据的地址

二、指针进阶：const修饰指针、野指针与传址调用

2.1const修饰指针

（1）const修饰变量

比如const int n = 10 //常变量，是变量但是具有常属性（不变的属性）。那么const修饰指针时也有异曲同工之妙。

（2）const修饰指针

1）const放在*的左边 const int * p = &n---------------在这种情况下，不让改*p但是可以通过修改p=&n这种方式修改n的值。这种写法限制的是指针变量指向的内容。

2）const放在*的右边 int * const p = &n----------------在这种情况下，不让修改p=&n但是可以通过修改*p这种方式改变n的大小。这种写法限制的是p这个指针变量。

3）const放在*的左右两边：p和*p指向内容都不能修改了。

2.2野指针成因与规避

1. 野指针：它是指针但是指向的位置是不可知的。

2.成因：（1）指针未初始化

（2）指针越界访问：指针指向的范围超出arr（数组）的范围时，p就是野指针

（3）指针指向的空间释放。比如说当n是局部变量时，如果在主函数中再用p来保存n的地址这时p就是野指针。

3.规避：（1）指针初始化：如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪里，可以给指针赋值NULL。int *p = NULL

（2）小心指针越界

（3）避免返回局部变量地址

2.3传值调用和传址调用

1.传值：函数创建临时副本，无法修改外部实参；

2.传址：传递变量地址，函数内可直接修改外部变量；

交换数字实例：

三、数组与指针核心规则

3.1数组名两大例外

1.sizeof（数组名）：数组名代表整个数组，计算数组总字节；

2.&数组名：取出整个数组的地址，类型为数组指针；

3。其余场景：数组名=数组首元素地址。

区分arr与&arr：int arr[10]={0}

arr + 1;//跳过1个int，+4字节

&arr + 1;//跳过整个数组，+40字节

3.2sizeof和strlen

3.3字符数组和字符串常量指针

char arr[] = "abcdef";//栈上数组，可修改元素

char* p = “abcdef”；//指向常量字符串，只读，“p”修改会崩溃，首字符a的地址放到了p里

常量字符串会存入只读数据段，多个同字面量指针指向同一块内存；字符数组每次开辟独立栈空间。

3.4指针数组和数组指针

1.指针数组：int*p[10]:数组，每个元素是int*指针；

2.数组指针：int（*p）[10]:指针，专门存放数组指针。

3.5二位数组与数组指针

二维数组的本质：存放一维数组的数组，数组名arr是第一行一维数组的地址，类型为int(*)[列数]。

访问元素:*(*(p+i)+j) == p[i][j]

四、二级指针、指针运算与经典笔试题

4.1二级指针（char**或int**）

存储一级指针变量的地址，两大用途：

（1）函数内修饰一级指针本身；

（2）接收指针数组数组名；

int a = 10；

int* p = &a；

int**pp = &p；

**pp = 100；//等价a = 100

*pp = NULL；//等价p = NULL

4.2三种指针运算

1.指针+或-整数：按指向类型步长偏移；

2.指针-指针：仅同一块连续内存有效，返回中间元素个数；

3.指针关系运算：< > == 比较地址高低，仅数组内合法。

4.3笔试例题解析（X86 32位，指针4字节）

例1

例2

五、函数指针、回调函数、qsort快速排序

5.1函数指针基础

函数名=函数地址，&函数名等价函数名；定义格式：返回类型（*指针名）（参数列表）

例如：int Add(int x, int y) { return x+y; }
int (*pf)(int, int) = Add;
printf("%d", pf(2,3)); // 等价(*pf)(2,3)

5.2回调函数定义

将函数指针作为参数传给另一个函数，由对方在内部调用，被调用的函数即为回调函数。

5.3qsort快速排序（回调函数核心应用）

函数原型：void qsort（void*base，//数组首地址

size_t num,//base指向的数组的元素个数

size_t size,//每个元素的大小，单位是字节

int(*compare)(const void*p1,const void* p2)//函数指针，指向的函数可以比较数组中的两个元素

）；//p1指向的元素比p2指向的元素小，返回小于0的数字；一样大返回0；p1比p2大返回大于0的数字。

例子：测试qsort来排序整型数组

六、指针避坑总结

1. 数组传参退化为指针，函数内部无法用 sizeof 求数组长度；

2. strlen 参数必须带 \0 ，字符数组无结束符会越界；

3. 常量字符串 char* p = "xxx" 只读，禁止解引用修改；

4. 区分 int (*p)[N] 数组指针和 int* p[N] 指针数组；

5. 函数返回禁止返回局部栈变量地址；

6. void* 不能直接解引用、不能±整数；

7. &数组名 是整个数组地址，+1跳过全部数组元素；

8. 二级指针只能接收一级指针的地址，不能直接赋值普通变量地址。