47 C 語言指針與數組核心詳解：字符指針 VS 字符數組、數組操作、字符串處理、編程實戰案例

1 字符指針

1.1 概述

????????字符指針變量（簡稱字符指針）是 C 語言中的一種指針類型，用于指向字符或字符串（字符數組、字符串字面量）。字符指針通常用于處理字符串（字符數組），可以方便地進行字符串的讀取、修改和傳遞。

1.2 定義格式

????????字符指針的定義方式與其它類型的指針類似，只是類型指定為 char。

char *charPtr;  // charPtr 是一個指向 char 類型的指針。

1.3 指向字符變量

????????字符指針 char * 可以指向一個 char 類型的變量，并通過解引用操作符 * 來訪問或修改該變量的值。

#include <stdio.h>int main()
{// 定義一個字符變量char ch = 'A';// 定義一個字符指針，并讓它指向字符變量char *ptr = &ch;// 第一次輸出：初始值和地址printf("Character: %c, Address: %p\n", *ptr, (void *)ptr);// 通過解引用指針修改字符變量的值*ptr = 'B'; // 只是修改內容，沒有改變指針的指向printf("Modified character: %c, Address: %p\n", *ptr, (void *)ptr); // 地址不變// 定義一個新的字符變量char newChar = 'C';// 修改指針的指向ptr = &newChar;// 輸出新指向的字符及其地址printf("New character: %c, Address: %p\n", *ptr, (void *)ptr); // 地址改變return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

提示：

????????指針是一個變量，它保存的是地址；可以通過指針修改它指向的數據內容，但并不會改變指針本身的地址；只有當讓指針指向另一個變量時，它的值（地址）才會改變。?

1.4 指向字符數組

????????字符指針不僅可以指向單個字符，也可以指向整個字符串（字符數組），并且可以通過標準庫函數如 strlen() 對其進行操作。只要指針指向的是以 '\0' 結尾的有效字符串，它就可以當作字符串來使用。

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{// 定義字符數組char str[] = "Hello, World!";// 定義字符指針并保存原始位置char *ptr = str;char *originalPtr = ptr; // 保存原始位置// 使用指針遍歷字符串并逐個打印字符printf("字符串內容: ");while (*ptr != '\0'){printf("%c", *ptr);ptr++; // 最后指針會指向 '\0'}printf("\n");// 輸出長度信息printf("字符數組 str 的長度（不包括 '\\0'）: %zu\n", strlen(str));printf("字符指針 originalPtr 所指向字符串的長度: %zu\n", strlen(originalPtr));return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

1.5 指向字符串字面量

????????字符串字面量（如 "Hello, World!"）在 C 語言中是存儲在只讀內存段的常量字符串。

????????直接使用字符指針指向這些字符串是合法的，但嘗試修改其內容會導致未定義行為。

????????因此，建議在聲明字符指針時使用 const 關鍵字修飾，以明確表示所指向的內容不可修改。

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{// 使用字符數組定義字符串char arrayStr[] = "Hello, Array!";// 使用字符指針定義字符串（指向字符串字面量）// 注意：字符串字面量是只讀的，不能修改const char *pointerStr = "Hello, Pointer!";// 輸出原始字符串printf("字符數組定義的字符串: %s\n", arrayStr);     // Hello, Array!printf("字符指針定義的字符串: %s\n\n", pointerStr); // Hello, Pointer!// 修改字符數組中的內容printf("1. 單個字符修改很麻煩,需要注意字符串的結束符\n");arrayStr[7] = '1';arrayStr[8] = '2';arrayStr[9] = '3';printf("沒添加結束符的情況：%s\n", arrayStr); // Hello, 123ay!arrayStr[10] = '\0';printf("添加字符串結束符后：%s\n\n", arrayStr); // Hello, 123// 使用 strcpy 函數修改字符串printf("2. 使用 strcpy 函數修改字符串,注意字符數組的長度\n");strcpy(arrayStr, "new Array!");printf("使用 strcpy 函數修改后的字符數組: %s\n", arrayStr); // new Array!// 嘗試修改字符指針指向的字符串（不推薦，會導致未定義行為）// 下面這行代碼會被注釋掉，以避免編譯器警告或運行時錯誤// pointerStr[0] = 'M'; // 這行代碼會導致未定義行為printf("\n嘗試修改字符指針指向的字符串（不推薦，會導致未定義行為）\n");// 重新賦值字符指針，使其指向新的字符串常量pointerStr = "new Pointer!";printf("重新賦值（指向其他字符串常量）后的字符指針: %s\n", pointerStr); // new Pointer!// 分別計算字符數組和字符指針所指向字符串的長度printf("\n--- 長度計算 ---\n");printf("字符數組 arrayStr 的字符串長度（不包括 '\\0'）: %zu\n", strlen(arrayStr));printf("字符指針 pointerStr 所指向字符串的長度（不包括 '\\0'）: %zu\n", strlen(pointerStr));return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

1.6 字符數組 VS 字符指針

字符數組的操作限制

????????在 C 語言中，字符數組名是一個指向數組首元素的常量指針（constant pointer），這意味著：

  1. 初始化限制：
    • 只能在定義時初始化為一個字符串字面量或另一個字符數組的內容。
    • 例如：char str[] = "Hello"; 或 char str[6] = {'H','e','l','l','o','\0'}; 或使用 strcpy 等函數初始化。
  2. 不可重新賦值：
    • 不能被重新賦值以指向新的內存地址。
    • 錯誤示例：char str[10]; str = "New String";（會編譯報錯）。
    • 正確做法：只能通過逐個元素重新賦值或使用 strcpy 等函數來修改內容。
#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{// 定義并初始化字符數組char arrayStr[] = "Hello, Array!";printf("初始字符數組內容: %s\n", arrayStr);// 嘗試將字符數組名指向新的字符串（會報錯）// arrayStr = "New String!"; // 編譯錯誤：數組名是常量指針，不能重新賦值// 使用 strcpy 修改字符數組內容//注意：目標數組必須足夠大，以容納源字符串strcpy(arrayStr, "new Array!");printf("使用 strcpy 修改后的內容: %s\n", arrayStr);// 逐個字符修改字符數組內容arrayStr[0] = 'N';arrayStr[1] = 'e';arrayStr[2] = 'w';arrayStr[3] = '_';arrayStr[4] = 'A';arrayStr[5] = 'r';arrayStr[6] = 'r';arrayStr[7] = 'a';arrayStr[8] = 'y';arrayStr[9] = '\0'; // 手動添加字符串結束符printf("逐個字符修改后的內容: %s\n", arrayStr);return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

字符指針的靈活性

????????字符指針與字符數組名的一個關鍵區別在于其靈活性：字符指針是一個可變的指針，可以重新賦值以指向不同的字符串或內存位置。

  1. 可重新賦值：
    • 字符指針可以在程序運行時指向不同的內存地址。
    • 示例：char *ptr = "Hello"; ptr = "World";（合法）
  2. 動態性：
    • 可以指向字符串字面量、字符數組或動態分配的內存。
    • 允許在運行時改變指向的內容。
    • 不能通過指針修改字符串字面量的內容。
#include <stdio.h>int main()
{// 1. 指向字符串字面量const char *ptr = "Hello, World!";printf("初始指向: %s\n", ptr);// 2. 重新賦值，指向另一個字符串字面量ptr = "This is a new string.";printf("重新賦值后指向: %s\n", ptr);// 3. 指向字符數組char arrayStr[] = "Character Array";ptr = arrayStr;printf("現在指向字符數組: %s\n", ptr);// 4. 修改字符數組內容（注意：不是修改指針本身）arrayStr[0] = 'L';printf("修改字符數組后的內容: %s\n", ptr); // 指針內容同步更新return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

修改方式的區別

????????在C語言中，字符數組和字符指針雖然都可以用于處理字符串，但它們在修改方式上有本質區別：

特性字符數組字符指針
地址變化固定不變可以改變
修改內容修改數組內容，不改變數組地址改變指針值使其指向不同地址
內存分配通常為棧內存或靜態存儲區可以指向棧、靜態存儲區或堆內存
靈活性較低較高
  1. 字符數組：
    • 數組名是常量指針，初始化后地址固定。
    • 只能修改數組內容，不能改變數組本身的地址。
    • 示例：char str[10] = "Hello"; 后，str 始終指向同一內存位置。
  2. 字符指針：
    • 是一個變量，可以重新賦值指向不同地址。
    • 可以指向字符串字面量、其他數組或動態分配的內存。
    • 示例：char *ptr = "Hello"; ptr = "World"; 合法
#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{// 定義字符數組和字符指針char arrayStr[] = "Hello, I am Init Array!";char *ptrStr = "Hello, Pointer!";// 輸出初始地址和內容printf("【初始狀態】\n");printf("字符數組 arrayStr 的地址: %p, 內容: %s\n", (void *)arrayStr, arrayStr);printf("字符指針 ptrStr 的地址: %p, 內容: %s\n\n", (void *)&ptrStr, ptrStr);// 修改字符數組內容（不改變地址）strcpy(arrayStr, "Modified Array");printf("【修改字符數組內容后】\n");printf("字符數組 arrayStr 的地址: %p, 內容: %s\n", (void *)arrayStr, arrayStr);printf("字符指針 ptrStr 的地址: %p, 內容: %s\n\n", (void *)&ptrStr, ptrStr);// 修改字符指針的指向（改變地址）ptrStr = "New Pointer String";printf("【修改字符指針的指向后】\n");printf("字符數組 arrayStr 的地址: %p, 內容: %s\n", (void *)arrayStr, arrayStr);printf("字符指針 ptrStr 的地址: %p, 內容: %s\n", (void *)&ptrStr, ptrStr);return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

對比總結表

特性/行為字符數組 (Character Array)字符指針 (Character Pointer)
定義方式char array[] = "Hello"; 或
char array[10];		char *ptr = "Hello"; 或
const char *ptr = "Hello";（推薦）
內存分配在棧上或靜態存儲區分配空間（可寫）指向字符串字面量（只讀）、字符數組（可寫）或堆內存（需手動管理）
地址特性數組名是常量指針，指向固定不變指針變量本身是變量，可以改變其指向的地址
初始化只能在定義時用字符串字面量或字符列表或 strcpy 等函數初始化可在定義時賦值，也可后續重新賦值
內容修改? 可以修改數組中的字符（如 array[i] = 'a'）? 如果指向的是字符數組或動態內存，可以修改內容；? 不可修改字符串字面量的內容
重新賦值? 不允許（如 array = "new"; 是非法操作）? 允許（如 ptr = "new"; 是合法操作）
字符串字面量指向? 可以初始化為字符串字面量? 可以指向字符串字面量
是否可變內容? 可變（因為數據在棧上或靜態區，且是副本）

? 如果指向字符串字面量不可變；

? 如果指向字符數組或堆內存則可變

動態內存支持? 不支持（大小固定）? 支持，可通過 malloc / calloc 分配，并配合 realloc 動態擴展
靈活性? 固定大小和地址? 更靈活，可隨時改變指向和大小
安全性?? 易發生緩沖區溢出（如使用 strcpy 時未檢查長度）?? 需注意懸空指針、野指針、內存泄漏等
典型用途存儲需要頻繁修改的局部字符串字符串訪問、函數傳參、動態字符串處理等
內存釋放? 不需要（棧內存自動釋放）? 需要（當指向堆內存時，應調用 free()）
字符串結束符?\0?的處理初始化時自動添加，手動修改時需注意維護同樣需要保證以 \0 結尾才能作為字符串使用

2 編程練習

2.1?指針遍歷數組

????????編寫程序，定義一個整型數組，并通過以下四種方式訪問并打印數組中的每個元素：

  1. 通過數組名和下標訪問：arr[i]
  2. 通過指針和下標訪問：ptr[i]
  3. 通過數組名加偏移量訪問：*(arr + i)
  4. 通過指針加偏移量訪問：*(ptr + i)
#include <stdio.h>int main()
{// 定義一個整型數組并初始化int arr[] = {10, 20, 30};// 計算數組元素個數int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);// 定義指針指向數組首元素int *ptr = arr;// 使用四種方式訪問數組元素并輸出printf("數組元素為:\n");for (int i = 0; i < size; i++){printf("通過數組名下標訪問: arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);printf("通過指針下標訪問:   ptr[%d] = %d\n", i, ptr[i]);printf("通過數組名偏移訪問: *(arr + %d) = %d\n", i, *(arr + i));printf("通過指針偏移訪問:   *(ptr + %d) = %d\n", i, *(ptr + i));printf("\n");}return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

2.2?指針與數組求和

????????編寫一個程序，定義一個整型數組，并使用指針以四種不同方式計算數組中所有元素的總和，并輸出每種方式的結果。

  • 使用數組下標訪問：arr[i]
  • 使用指針下標訪問：ptr[i]
  • 使用數組名加偏移訪問：*(arr + i)
  • 使用指針加偏移訪問：*(ptr + i)
#include <stdio.h>int main()
{// 定義整型數組并初始化int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 計算數組長度// 用于存儲四種方式計算出的總和int sum[] = {0, 0, 0, 0};int *ptr = arr; // 指針指向數組首元素// 使用指針遍歷數組，并用四種方法分別求和for (int i = 0; i < size; i++){// 方法一：使用數組名 + 下標訪問sum[0] += arr[i];// 方法二：使用指針 + 下標訪問sum[1] += ptr[i];// 方法三：使用數組名 + 偏移訪問sum[2] += *(arr + i);// 方法四：使用指針 + 偏移訪問sum[3] += *(ptr + i);}// 輸出每種方法計算出的數組元素總和printf("數組元素的和為：\n");printf("  方法一（arr[i]）:       %d\n", sum[0]);printf("  方法二（ptr[i]）:       %d\n", sum[1]);printf("  方法三（*(arr + i)）:   %d\n", sum[2]);printf("  方法四（*(ptr + i)）:   %d\n", sum[3]);return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

2.3?指針與數組的最大值

????????編寫程序，定義一個整型數組，并通過指針訪問數組元素的方式，查找該數組中的最大值。

#include <stdio.h>int main()
{int arr[] = {3, 7, 2, 9, 1};int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);int max = arr[0]; // 假設第一個元素是最大值int *ptr = arr;   // 指針指向數組的第一個元素// 使用指針查找數組中的最大值for (int i = 1; i < size; i++){// 1. 使用數組下標訪問數組元素并比較// if (arr[i] > max)// {//     max = arr[i];// }// 2. 使用指針訪問數組元素并比較if (*(ptr + i) > max){max = *(ptr + i);}}printf("數組中的最大值: %d\n", max);return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

2.4 指針與字符串反轉

????????編寫程序，定義一個字符串，并使用兩個字符指針分別指向字符串的開頭和結尾，逐個交換字符，最終實現字符串的反轉。

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{// 定義一個字符數組并初始化為待反轉的字符串char str[] = "Hello, World!";// 獲取字符串長度int length = strlen(str);// 定義兩個指針：分別指向字符串的開頭和末尾char *start = str;            // 指向字符串首字符char *end = str + length - 1; // 指向字符串最后一個有效字符// 使用指針對字符串進行原地反轉while (start < end){// 交換當前 start 和 end 所指向的字符char temp = *start;*start = *end;*end = temp;// 移動指針：start 向后，end 向前start++;end--;}// 輸出反轉后的字符串printf("反轉后的字符串: %s\n", str);return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

2.5?統計多個字符串長度

????????定義一個指針數組，其元素指向多個字符串字面量。使用循環遍歷該指針數組，統計并打印每個字符串的長度。要求不使用 strlen()，而是用指針手動遍歷直到 '\0'。

#include <stdio.h>int main()
{char *words[] = {"apple", "banana", "cherry", "date"};int size = sizeof(words) / sizeof(words[0]);for (int i = 0; i < size; i++){int length = 0;       // 每一個單詞的長度char *ptr = words[i]; // 指向每一個單詞的指針// 計算單詞的長度// *ptr 指向當前字符，當 *ptr 不為 '\0' 時，繼續循環while (*ptr != '\0'){length++;ptr++;}printf("%s -> %d\n", words[i], length);}return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

2.6?查找最長的字符串

????????給定一個指針數組，保存多個字符串地址。編寫程序找出其中最長的字符串，并打印它的內容和長度。

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{char *names[] = {"Tom", "Jerry", "Alice", "Bob"};int size = sizeof(names) / sizeof(names[0]);char *longest = names[0]; // 假設第一個字符串是最長的for (int i = 1; i < size; i++){// 比較當前字符串和最長字符串的長度if (strlen(names[i]) > strlen(longest)){longest = names[i];}}printf("最長的字符串是：%s（長度為%d）\n", longest, (int)strlen(longest));return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

2.7 交換二維數組的兩行

????????定義一個 3x4 的二維數組，并使用數組指針交換其中任意兩行的數據。例如交換第 0 行和第 2 行。要求通過指針操作完成，不要逐個交換元素。

#include <stdio.h>int main()
{int matrix[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};// 定義一個指向一行（4 個整數）的指針int (*rowPtr)[4] = matrix; // rowPtr 指向 matrix 的第 0 行// 打印原始矩陣printf("原始矩陣：\n");for (int i = 0; i < 3; i++){for (int j = 0; j < 4; j++){printf("%d ", rowPtr[i][j]);}printf("\n");}// 交換第 0 行和第 2 行int tempRow[4]; // 臨時數組，用于保存第 0 行for (int j = 0; j < 4; j++){tempRow[j] = rowPtr[0][j];   // 保存第 0 行rowPtr[0][j] = rowPtr[2][j]; // 第 2 行賦給第 0 行rowPtr[2][j] = tempRow[j];   // 原第 0 行賦給第 2 行}// 打印交換后的矩陣printf("\n交換第0行和第2行后的矩陣：\n");for (int i = 0; i < 3; i++){for (int j = 0; j < 4; j++){printf("%d ", rowPtr[i][j]);}printf("\n");}return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

2.8?字符串字符類型統計（指針版）

????????編寫一個 C 程序，定義一個字符數組并初始化為一個字符串（如 "Hello World! 123"），然后使用字符指針遍歷該字符串，并分別統計其中的：

  • 字母個數（A-Z, a-z）
  • 數字個數（0-9）
  • 其他字符個數（空格、標點等）
  • 最后輸出各類字符的數量。

????????要求：只能通過字符指針訪問字符串內容，不能直接使用數組下標 [] 來訪問字符。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h> // 提供 isalpha() 和 isdigit()int main()
{// 定義并初始化字符數組char str[] = "Hello World! 123";// 定義字符指針，指向字符串首地址char *ptr = str;// 初始化計數器int letterCount = 0; // 字母計數int digitCount = 0;  // 數字計數int otherCount = 0;  // 其他字符計數// 使用字符指針遍歷字符串while (*ptr != '\0'){if (isalpha(*ptr)){letterCount++; // 如果是字母，字母計數加一}else if (isdigit(*ptr)){digitCount++; // 如果是數字，數字計數加一}else{otherCount++; // 其他字符（如空格、標點）}ptr++; // 移動指針到下一個字符}// 輸出結果printf("原始字符串: %s\n\n", str);printf("字母個數: %d\n", letterCount);printf("數字個數: %d\n", digitCount);printf("其他字符個數: %d\n", otherCount);return 0;
}

????????程序在 VS Code 中的運行結果如下所示：

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IBMS集成系統3D可視化數字孿生管理平臺介紹、搭建、運維

IBMS集成系統3D可視化數字孿生管理平臺介紹、搭建、運維

IBMS集成系統3D可視化數字孿生管理平臺介紹、搭建、運維 IBMS集成系統3D可視化數字孿生管理平臺是一種先進的智能建筑管理系統&#xff0c;通過數字孿生技術和3D可視化界面&#xff0c;實現對建筑設施的全方位、智能化管理。該平臺整合了物聯網(IoT)、大數據、人工智能和三維建…
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湖北理元理律師事務所：債務重組中的技術賦能與法律邊界

湖北理元理律師事務所：債務重組中的技術賦能與法律邊界

一、當法律遇上算法&#xff1a;還款模型的進化 傳統債務協商依賴律師經驗&#xff0c;如今通過技術工具可實現&#xff1a; 輸入&#xff1a;用戶收入/債務/必需支出 輸出&#xff1a; 1. 法定可減免金額&#xff08;基于LPR與歷史判例庫&#xff09;&#xff1b; 2.…
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對抗串擾的第一武器

對抗串擾的第一武器

痕量分離;長度平行度;stackup&#xff1a;有沒有一個脫穎而出&#xff1f; 我已經有一段時間沒有看到關于串擾的文章了&#xff0c;所以我決定借此機會為那些可能對為什么精通串擾的 PCB 設計人員和硬件工程師使用各種設計規則來控制串擾感興趣的 PCB 設計社區中的人簡要介紹一…
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FastAPI：(11)SQL數據庫

FastAPI：(11)SQL數據庫

FastAPI&#xff1a;(11)SQL數據庫 由于CSDN無法展示「漸構」的「#d&#xff0c;#e&#xff0c;#t&#xff0c;#c&#xff0c;#v&#xff0c;#a」標簽&#xff0c;推薦訪問我個人網站進行閱讀&#xff1a;Hkini 「漸構展示」如下&#xff1a; #c 概述 文章內容概括 #mermaid…
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“智眸·家聯“項目開發(一)

“智眸·家聯“項目開發(一)

嵌入式開發調試知識點總結&#xff08;含操作流程&#xff09; 我們今天解決問題的過程&#xff0c;就像是偵探破案&#xff0c;從最表面的線索&#xff08;網絡不通&#xff09;開始&#xff0c;一步步深入&#xff0c;最終找到了案件的核心&#xff08;硬件不匹配&#xff0…
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展開說說Android之Retrofit詳解_使用篇

展開說說Android之Retrofit詳解_使用篇

Retrofit是由Square公司開發的類型安全HTTP客戶端框架&#xff0c;借助動態代理在運行時生成接口實現類&#xff0c;將注解轉化為OkHttp請求配置&#xff1b;節省成本通過轉換器(Gson/Moshi)自動序列化JSON/XML&#xff0c;內部處理網絡請求在主線程返回報文。Retrofit 直譯是封…
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