10分钟掌握C语言指针-德赢Vwin官网网

说到指针，估计还是有很多小伙伴都还是云里雾里的，有点“知其然，而不知其所以然”。但是，不得不说，学了指针，C语言才能算是入门了。指针是C语言的「精华」，可以说，对对指针的掌握程度，「直接决定」了你C语言的编程能力。

在讲指针之前，我们先来了解下变量在「内存」中是如何存放的。

在程序中定义一个变量，那么在程序编译的过程中，系统会根据你定义变量的类型来分配「相应尺寸」的内存空间。那么如果要使用这个变量，只需要用变量名去访问即可。

通过变量名来访问变量，是一种「相对安全」的方式。因为只有你定义了它，你才能够访问相应的变量。这就是对内存的基本认知。但是，如果光知道这一点的话，其实你还是不知道内存是如何存放变量的，因为底层是如何工作的，你依旧不清楚。

那么如果要继续深究的话，你就需要把变量在内存中真正的样子是什么搞清楚。内存的最小索引单元是1字节，那么你其实可以把内存比作一个超级大的「字符型数组」。在上一节我们讲过，数组是有下标的，我们是通过数组名和下标来访问数组中的元素。那么内存也是一样，只不过我们给它起了个新名字：地址。每个地址可以存放「1字节」的数据，所以如果我们需要定义一个整型变量，就需要占据4个内存单元。

那么，看到这里你可能就明白了：其实在程序运行的过程中，完全不需要变量名的参与。变量名只是方便我们进行代码的编写和阅读，只有程序员和编译器知道这个东西的存在。而编译器还知道具体的变量名对应的「内存地址」，这个是我们不知道的，因此编译器就像一个桥梁。当读取某一个变量的时候，编译器就会找到变量名所对应的地址，读取对应的值。

初识指针和指针变量那么我们现在就来切入正题，指针是个什么东西呢？

所谓指针，就是内存地址（下文简称地址）。C语言中设立了专门的「指针变量」来存储指针，和「普通变量」不一样的是，指针变量存储的是「地址」。

定义指针

指针变量也有类型，实际上取决于地址指向的值的类型。那么如何定义指针变量呢：

很简单：类型名* 指针变量名char* pa;//定义一个字符变量的指针，名称为paint* pb;//定义一个整型变量的指针，名称为pbfloat* pc;//定义一个浮点型变量的指针，名称为pc

注意，指针变量一定要和指向的变量的类型一样，不然类型不同可能在内存中所占的位置不同，如果定义错了就可能导致出错。

取地址运算符和取值运算符

获取某个变量的地址，使用取地址运算符&，如：

char* pa = &a;int* pb = &f;

如果反过来，你要访问指针变量指向的数据，那么你就要使用取值运算符*，如：

printf（“%c， %d\n”， *pa， *pb）;

这里你可能发现，定义指针的时候也使用了*，这里属于符号的「重用」，也就是说这种符号在不同的地方就有不同的用意：在定义的时候表示「定义一个指针变量」，在其他的时候则用来「获取指针变量指向的变量的值」。

直接通过变量名来访问变量的值称之为直接访问，通过指针这样的形式访问称之为间接访问，因此取值运算符有时候也成为「间接运算符」。

比如：

//Example 01//代码来源于网络，非个人原创#include 《stdio.h》int main（void）{ char a = ‘f’; int f = 123; char* pa = &a; int* pf = &f; printf（“a = %c\n”， *pa）; printf（“f = %d\n”， *pf）; *pa = ‘c’; *pf += 1; printf（“now， a = %c\n”， *pa）; printf（“now， f = %d\n”， *pf）; printf（“sizeof pa = %d\n”， sizeof（pa））; printf（“sizeof pf = %d\n”， sizeof（pf））; printf（“theaddr of a is： %p\n”， pa）; printf（“the addr of f is： %p\n”， pf）; return 0;}

程序实现如下：

//Consequence 01a = ff = 123now， a = cnow， f = 124sizeof pa = 4sizeof pf = 4the addr of a is： 00EFF97Fthe addr of f is： 00EFF970

避免访问未初始化的指针

void f（）{ int* a; *a = 10;}

像这样的代码是十分危险的。因为指针a到底指向哪里，我们不知道。就和访问未初始化的普通变量一样，会返回一个「随机值」。但是如果是在指针里面，那么就有可能覆盖到「其他的内存区域」，甚至可能是系统正在使用的「关键区域」，十分危险。不过这种情况，系统一般会驳回程序的运行，此时程序会被「中止」并「报错」。要是万一中奖的话，覆盖到一个合法的地址，那么接下来的赋值就会导致一些有用的数据被「莫名其妙地修改」，这样的bug是十分不好排查的，因此使用指针的时候一定要注意初始化。

指针和数组有些读者可能会有些奇怪，指针和数组又有什么关系？这俩货明明八竿子打不着井水不犯河水。别着急，接着往下看，你的观点有可能会改变。

数组的地址

我们刚刚说了，指针实际上就是变量在「内存中的地址」，那么如果有细心的小伙伴就可能会想到，像数组这样的一大摞变量的集合，它的地址是啥呢？

我们知道，从标准输入流中读取一个值到变量中，用的是scanf函数，一般貌似在后面都要加上&，这个其实就是我们刚刚说的「取地址运算符」。如果你存储的位置是指针变量的话，那就不需要。

//Example 02int main（void）{ int a; int* p = &a; printf（“请输入一个整数：”）; scanf（“%d”， &a）;//此处需要& printf（“a = %d\n”， a）; printf（“请再输入一个整数：”）; scanf（“%d”， p）;//此处不需要& printf（“a = %d\n”， a）; return 0;}

程序运行如下：

//Consequence 02请输入一个整数：1a = 1请再输入一个整数：2a = 2

在普通变量读取的时候，程序需要知道这个变量在内存中的地址，因此需要&来取地址完成这个任务。而对于指针变量来说，本身就是「另外一个」普通变量的「地址信息」，因此直接给出指针的值就可以了。

试想一下，我们在使用scanf函数的时候，是不是也有不需要使用&的时候？就是在读取「字符串」的时候：

//Example 03#include 《stdio.h》int main（void）{ char url［100］; url［99］ = ‘\0’; printf（“请输入TechZone的域名：”）; scanf（“%s”， url）;//此处也不用& printf（“你输入的域名是：%s\n”， url）; return 0;}

程序执行如下：

//Consequence 03请输入TechZone的域名：www.techzone.ltd你输入的域名是：www.techzone.ltd

因此很好推理：数组名其实就是一个「地址信息」，实际上就是数组「第一个元素的地址」。咱们试试把第一个元素的地址和数组的地址做个对比就知道了：

//Example 03 V2#include 《stdio.h》int main（void）{ char url［100］; printf（“请输入TechZone的域名：”）; url［99］ = ‘\0’; scanf（“%s”， url）; printf（“你输入的域名是：%s\n”， url）; printf（“url的地址为：%p\n”， url）; printf（“url［0］的地址为：%p\n”， &url［0］）; if （url == &url［0］） { printf（“两者一致！”）; } else { printf（“两者不一致！”）; } return 0;}

程序运行结果为：

//Comsequense 03 V2请输入TechZone的域名：www.techzone.ltd你输入的域名是：www.techzone.ltdurl的地址为：0063F804url［0］的地址为：0063F804两者一致！

这么看，应该是实锤了。那么数组后面的元素也就是依次往后放置，有兴趣的也可以自己写代码尝试把它们输出看看。

指向数组的指针

刚刚我们验证了数组的地址就是数组第一个元素的地址。那么指向数组的指针自然也就有两种定义的方法：

。。.char* p;//方法1p = a;//方法2p = &a［0］;

指针的运算

当指针指向数组元素的时候，可以对指针变量进行「加减」运算，+n表示指向p指针所指向的元素的「下n个元素」，-n表示指向p指针所指向的元素的「上n个元素」。并不是将地址加1。

如：

//Example 04#include 《stdio.h》int main（void）{ int a［］ = { 1，2，3，4，5 }; int* p = a; printf（“*p = %d， *（p+1） = %d， *（p+2） = %d\n”， *p， *（p + 1）， *（p + 2））; printf（“*p -》 %p， *（p+1） -》 %p， *（p+2） -》 %p\n”， p， p + 1， p + 2）; return 0;}

执行结果如下：

//Consequence 04*p = 1， *（p+1） = 2， *（p+2） = 3*p -》 00AFF838， *（p+1） -》 00AFF83C， *（p+2） -》 00AFF840

有的小伙伴可能会想，编译器是怎么知道访问下一个元素而不是地址直接加1呢？

其实就在我们定义指针变量的时候，就已经告诉编译器了。如果我们定义的是整型数组的指针，那么指针加1，实际上就是加上一个sizeof（int）的距离。相对于标准的下标访问，使用指针来间接访问数组元素的方法叫做指针法。

其实使用指针法来访问数组的元素，不一定需要定义一个指向数组的单独的指针变量，因为数组名自身就是指向数组「第一个元素」的指针，因此指针法可以直接作用于数组名：

。。.printf（“p -》 %p， p+1 -》 %p， p+2 -》 %p\n”， a， a+1， a+2）;printf（“a = %d， a+1 = %d， a+2 = %d”， *a， *（a+1）， *（a+2））;。。.

执行结果如下：

p -》 00AFF838， p+1 -》 00AFF83C， p+2 -》 00AFF840b = 1， b+1 = 2， b+2 = 3

现在你是不是感觉，数组和指针有点像了呢？不过笔者先提醒，数组和指针虽然非常像，但是绝对「不是」一种东西。

甚至你还可以直接用指针来定义字符串，然后用下标法来读取每一个元素：

//Example 05//代码来源于网络#include 《stdio.h》#include 《string.h》int main（void）{ char* str = “I love TechZone！”; int i， length; length = strlen（str）; for（i = 0; i 《 length， i++） { printf（“%c”， str［i］）; } printf（“\n”）; return 0;}

程序运行如下：

//Consequence 05I love TechZone！

在刚刚的代码里面，我们定义了一个「字符指针」变量，并且初始化成指向一个字符串。后来的操作，不仅在它身上可以使用「字符串处理函数」，还可以用「下标法」访问字符串中的每一个字符。

当然，循环部分这样写也是没毛病的：

。。.for （i = 0， i 《 length， i++）{ printf（“%c”， *（str + i））;}

这就相当于利用了指针法来读取。

指针和数组的区别

刚刚说了许多指针和数组相互替换的例子，可能有的小伙伴又开始说：“这俩货不就是一个东西吗？”

随着你对指针和数组越来越了解，你会发现，C语言的创始人不会这么无聊去创建两种一样的东西，还叫上不同的名字。指针和数组终究是「不一样」的。

比如笔者之前看过的一个例子：

//Example 06//代码来源于网络#include 《stdio.h》int main（void）{ char str［］ = “I love TechZone！”; int count = 0; while （*str++ ！= ‘\0’） { count++; } printf（“总共有%d个字符。\n”， count）; return 0;}

当编译器报错的时候，你可能会开始怀疑你学了假的C语言语法：

//Error in Example 06错误（活动） E0137 表达式必须是可修改的左值错误 C2105 “++”需要左值

我们知道，*str++ ！= ‘\0’是一个复合表达式，那么就要遵循「运算符优先级」来看。具体可以回顾《C语言运算符优先级及ASCII对照表》。

str++比*str的优先级「更高」，但是自增运算符要在「下一条语句」的时候才能生效。所以这个语句的理解就是，先取出str所指向的值，判断是否为\0，若是，则跳出循环，然后str指向下一个字符的位置。

看上去貌似没啥毛病，但是，看看编译器告诉我们的东西：表达式必须是可修改的左值++的操作对象是str，那么str到底是不是「左值」呢？

如果是左值的话，那么就必须满足左值的条件。

拥有用于识别和定位一个存储位置的标识符

存储值可修改

第一点，数组名str是可以满足的，因为数组名实际上就是定位数组第一个元素的位置。但是第二点就不满足了，数组名实际上是一个地址，地址是「不可以」修改的，它是一个常量。如果非要利用上面的思路来实现的话，可以将代码改成这样：

//Example 06 V2//代码来源于网络#include 《stdio.h》int main（void）{ char str［］ = “I love TechZone！”; char* target = str; int count = 0; while （*target++ ！= ‘\0’） { count++; } printf（“总共有%d个字符。\n”， count）; return 0;}

这样就可以正常执行了：

//Consequence 06 V2总共有16个字符。

这样我们就可以得出：数组名只是一个「地址」，而指针是一个「左值」。

指针数组？数组指针？

看下面的例子，你能分辨出哪个是指针数组，哪个是数组指针吗？

int* p1［5］;int（*p2）［5］;

单个的我们都可以判断，但是组合起来就有些难度了。

答案：

int* p1［5］;//指针数组int（*p2）［5］;//数组指针

我们挨个来分析。

指针数组

数组下标［］的优先级是最高的，因此p1是一个有5个元素的「数组」。那么这个数组的类型是什么呢？答案就是int*，是「指向整型变量的指针」。因此这是一个「指针数组」。

那么这样的数组应该怎么样去初始化呢？

你可以定义5个变量，然后挨个取地址来初始化。

不过这样太繁琐了，但是，并不是说指针数组就没什么用。

比如：

//Example 07#include 《stdio.h》int main（void）{ char* p1［5］ = { “人生苦短，我用Python。”， “PHP是世界上最好的语言！”， “One more thing.。。”， “一个好的程序员应该是那种过单行线都要往两边看的人。”， “C语言很容易让你犯错误；C++看起来好一些，但当你用它时，你会发现会死的更惨。” }; int i; for （i = 0; i 《 5; i++） { printf（“%s\n”， p1［i］）; } return 0;}

结果如下：

//Consequence 07人生苦短，我用Python。PHP是世界上最好的语言！One more thing.。。一个好的程序员应该是那种过单行线都要往两边看的人。C语言很容易让你犯错误；C++看起来好一些，但当你用它时，你会发现会死的更惨。

这样是不是比二维数组来的更加直接更加通俗呢？

数组指针

（）和［］在优先级里面属于「同级」，那么就按照「先后顺序」进行。

int（*p2）将p2定义为「指针」，后面跟随着一个5个元素的「数组」，p2就指向这个数组。因此，数组指针是一个「指针」，它指向的是一个数组。

但是，如果想对数组指针初始化的时候，千万要小心，比如：

//Example 08#include 《stdio.h》int main（void）{ int（*p2）［5］ = {1， 2， 3， 4， 5}; int i; for （i = 0; i 《 5; i++） { printf（“%d\n”， *（p2 + i））; } return 0;}

Visual Studio 2019报出以下的错误：

//Error and Warning in Example 08错误（活动） E0146 初始值设定项值太多错误 C2440 “初始化”：无法从“initializer list”转换为“int （*）［5］”警告 C4477 “printf”：格式字符串“%d”需要类型“int”的参数，但可变参数 1 拥有了类型“int *”

这其实是一个非常典型的错误使用指针的案例，编译器提示说这里有一个「整数」赋值给「指针变量」的问题，因为p2归根结底还是指针，所以应该给它传递一个「地址」才行，更改一下：

//Example 08 V2#include 《stdio.h》int main（void）{ int temp［5］ = {1， 2， 3， 4， 5}; int（*p2）［5］ = temp; int i; for （i = 0; i 《 5; i++） { printf（“%d\n”， *（p2 + i））; } return 0;}

//Error and Warning in Example 08 V2错误（活动） E0144 “int *” 类型的值不能用于初始化 “int （*）［5］” 类型的实体错误 C2440 “初始化”：无法从“int ［5］”转换为“int （*）［5］”警告 C4477 “printf”：格式字符串“%d”需要类型“int”的参数，但可变参数 1 拥有了类型“int *”

可是怎么还是有问题呢？

我们回顾一下，指针是如何指向数组的。

int temp［5］ = {1， 2， 3， 4， 5};int* p = temp;

我们原本以为，指针p是指向数组的指针，但是实际上「并不是」。仔细想想就会发现，这个指针实际上是指向的数组的「第一个元素」，而不是指向数组。因为数组里面的元素在内存中都是挨着个儿存放的，因此只需要知道第一个元素的地址，就可以访问到后面的所有元素。

但是，这么来看的话，指针p指向的就是一个「整型变量」的指针，并不是指向「数组」的指针。而刚刚我们用的数组指针，才是指向数组的指针。因此，应该将「数组的地址」传递给数组指针，而不是将第一个元素的地址传入，尽管它们值相同，但是「含义」确实不一样：

//Example 08 V3//Example 08 V2#include 《stdio.h》int main（void）{ int temp［5］ = {1， 2， 3， 4， 5}; int（*p2）［5］ = &temp;//此处取地址 int i; for （i = 0; i 《 5; i++） { printf（“%d\n”， *（*p2 + i））; } return 0;}

程序运行如下：

//Consequence 0812345

指针和二维数组

在上一节《C语言之数组》我们讲过「二维数组」的概念，并且我们也知道，C语言的二维数组其实在内存中也是「线性存放」的。

假设我们定义了：int array［4］［5］array

array作为数组的名称，显然应该表示的是数组的「首地址」。由于二维数组实际上就是一维数组的「线性拓展」，因此array应该就是指的指向包含5个元素的数组的指针。

如果你用sizeof（）去测试array和array+1的话，就可以测试出来这样的结论。

*（array+1）

首先从刚刚的问题我们可以得出，array+1同样也是指的指向包含5个元素的数组的指针，因此*（array+1）就是相当于array［1］，而这刚好相当于array［1］［0］的数组名。因此*（array+1）就是指第二行子数组的第一个元素的地址。

*（*（array+1）+2）

有了刚刚的结论，我们就不难推理出，这个实际上就是array［1］［2］。是不是感觉非常简单呢？

总结一下，就是下面的这些结论，记住就好，理解那当然更好：

*（array + i） == array［i］*（*（array + i） + j） == array［i］［j］*（*（*（array + i） + j） + k） == array［i］［j］［k］。。.

数组指针和二维数组

我们在上一节里面讲过，在初始化二维数组的时候是可以偷懒的：

int array［］［3］ = { {1， 2， 3}， {4， 5， 6}};

刚刚我们又说过，定义一个数组指针是这样的：

int（*p）［3］;

那么组合起来是什么意思呢？

int（*p）［3］ = array;

通过刚刚的说明，我们可以知道，array是指向一个3个元素的数组的「指针」，所以这里完全可以将array的值赋值给p。

其实C语言的指针非常灵活，同样的代码用不同的角度去解读，就可以有不同的应用。

那么如何使用指针来访问二维数组呢？没错，就是使用「数组指针」：

//Example 09#include 《stdio.h》int main（void）{ int array［3］［4］ = { {0， 1， 2， 3}， {4， 5， 6， 7}， {8， 9， 10， 11} }; int（*p）［4］; int i， j; p = array; for （i = 0， i 《 3， i++） { for （j = 0， j 《 4， j++） { printf（“%2d ”， *（*（p+i） + j））; } printf（“\n”）; } return 0;}

运行结果：

//Consequence 090 1 2 34 5 6 78 9 10 11

void指针void实际上是无类型的意思。如果你尝试用它来定义一个变量，编译器肯定会「报错」，因为不同类型所占用的内存有可能「不一样」。但是如果定义的是一个指针，那就没问题。void类型中指针可以指向「任何一个类型」的数据，也就是说，任何类型的指针都可以赋值给void指针。

将任何类型的指针转换为void是没有问题的。但是如果你要反过来，那就需要「强制类型转换」。此外，不要对void指针「直接解引用」，因为编译器其实并不知道void指针会存放什么样的类型。

//Example 10#include 《stdio.h》int main（void）{ int num = 1024; int*pi= # char* ps = “TechZone”; void* pv; pv = pi; printf（“pi：%p，pv：%p\n”， pi， pv）; printf（“*pv：%d\n”， *pv）; pv = ps; printf（“ps：%p，pv：%p\n”， ps， pv）; printf（“*pv：%s\n”， *pv）;}

这样会报错：

//Error in Example 10错误 C2100 非法的间接寻址错误 C2100 非法的间接寻址

如果一定要这么做，那么可以用「强制类型转换」：

//Example 10 V2#include 《stdio.h》int main（void）{ int num = 1024; int* pi = # char* ps = “TechZone”; void* pv; pv = pi; printf（“pi：%p，pv：%p\n”， pi， pv）; printf（“*pv：%d\n”， *（int*）pv）; pv = ps; printf（“ps：%p，pv：%p\n”， ps， pv）; printf（“*pv：%s\n”， pv）;}

当然，使用void指针一定要小心，由于void指针几乎可以「通吃」所有类型，所以间接使得不同类型的指针转换变得合法，如果代码中存在不合理的转换，编译器也不会报错。

因此，void指针能不用则不用，后面讲函数的时候，还可以解锁更多新的玩法。

NULL指针在C语言中，如果一个指针不指向任何数据，那么就称之为「空指针」，用「NULL」来表示。NULL其实是一个宏定义：

#define NULL （（void *）0）

在大部分的操作系统中，地址0通常是一个「不被使用」的地址，所以如果一个指针指向NULL，就意味着不指向任何东西。为什么一个指针要指向NULL呢？

其实这反而是一种比较指的推荐的「编程风格」——当你暂时还不知道该指向哪儿的时候，就让它指向NULL，以后不会有太多的麻烦，比如：

//Example 11#include 《stdio.h》int main（void）{ int* p1; int* p2 = NULL; printf（“%d\n”， *p1）; printf（“%d\n”， *p2）; return 0;}

第一个指针未被初始化。在有的编译器里面，这样未初始化的变量就会被赋予「随机值」。这样指针被称为「迷途指针」，「野指针」或者「悬空指针」。如果后面的代码对这类指针解引用，而这个地址又刚好是合法的话，那么就会产生莫名其妙的结果，甚至导致程序的崩溃。因此养成良好的习惯，在暂时不清楚的情况下使用NULL，可以节省大量的后期调试的时间。

指向指针的指针开始套娃了。其实只要你理解了指针的概念，也就没什么大不了的。

//Example 12#include 《stdio.h》int main（void）{ int num = 1; int* p = # int** pp = &p; printf（“num： %d\n”， num）; printf（“*p： %d\n”， *p）; printf（“**p： %d\n”， **pp）; printf（“&p： %p， pp： %p\n”， &p， pp）; printf（“&num： %p， p： %p， *pp： %p\n”， &num， p， *pp）; return 0;}

程序结果如下：

//Consequence 12num： 1*p： 1**p： 1&p： 004FF960， pp： 004FF960&num： 004FF96C， p： 004FF96C， *pp： 004FF96C

当然你也可以无限地套娃，一直指下去。不过这样会让代码可读性变得「很差」，过段时间可能你自己都看不懂你写的代码了。

指针数组和指向指针的指针那么，指向指针的指针有什么用呢？

它可不是为了去创造混乱代码，在一个经典的实例里面，就可以体会到它的用处：

char* Books［］ = { “《C专家编程》”， “《C和指针》”， “《C的陷阱与缺陷》”， “《C Primer Plus》”， “《Python基础教程（第三版）》”};

然后我们需要将这些书进行分类。我们发现，其中有一本是写Python的，其他都是C语言的。这时候指向指针的指针就派上用场了。首先，我们刚刚定义了一个指针数组，也就是说，里面的所有元素的类型「都是指针」，而数组名却又可以用指针的形式来「访问」，因此就可以使用「指向指针的指针」来指向指针数组：

。。.char** Python;char** CLang［4］;Python = &Books［5］;CLang［0］ = &Books［0］;CLang［1］ = &Books［1］;CLang［2］ = &Books［2］;CLang［3］ = &Books［3］;。。.

因为字符串的取地址值实际上就是其「首地址」，也就是一个「指向字符指针的指针」，所以可以这样赋值。

这样，我们就利用指向指针的指针完成了对书籍的分类，这样既避免了浪费多余的内存，而且当其中的书名要修改，只需要改一次即可，代码的灵活性和安全性都得到了提升。

常量和指针常量，在我们目前的认知里面，应该是这样的：

520， ‘a’