C語言-指針用法概述

?目錄

1.指針基礎概念??

2.?指針與數組

3. 指針作為函數參數

4. 動態內存分配

?5. 指針的高級用法

6. 常見錯誤與注意事項

7. 指針數組 vs. 數組指針?????

8.總結與建議

????????本文主要作為指針用法的復習，會對指針的大致用法進行舉例和概述。

1.指針基礎概念??

?什么是指針?：指針是一種變量，它存儲的是另一個變量的內存地址，而不是數據本身。這允許你通過地址間接訪問和操作數據。
?聲明指針?：聲明指針時，需要在數據類型后跟一個星號 *。例如 int *p;聲明了一個指向整型的指針 p。
?取地址與解引用?：
- 使用取地址運算符 &可以獲取變量的地址。例如，int a = 10; int *p = &a;使得指針 p指向變量 a的地址。
- 使用解引用運算符 *可以訪問指針所指向地址中存儲的值。例如，printf("%d", *p);會輸出 a的值 10。

2.?指針與數組

????????C語言中數組名通常可被當作指向其首元素的指針使用。

int arr[3] = {1, 2, 3};
int *p = arr; // p 指向 arr[0]
printf("%d", *(p + 1)); // 輸出 arr[1] 的值 2

????????指針可以通過算術運算（如 +、-、++、--）來遍歷數組，單位是所指向類型的大小（例如 int指針每次移動通常為4字節）。

3. 指針作為函數參數

????????通過向函數傳遞指針（即變量的地址），可以在函數內部修改調用函數中的變量值，實現“引用傳遞”。

void swap(int *a, int *b) {int temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}int main() {int x = 1, y = 2;swap(&x, &y); // 交換后 x=2, y=1
}

????????當需要向函數傳遞數組時，通常傳遞數組名（即首元素地址）和數組長度。使用 const限定符可以保護指針所指向的數據在函數內不被修改。

4. 動態內存分配

????????C語言允許在程序運行時動態地申請和釋放內存，這類內存分配在堆上進行。

?malloc?：分配指定字節數的內存，?不初始化內存內容，返回 void*。

int *p = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); // 分配容納5個整數的空間
if (p == NULL) { /* 處理分配失敗 */ }

calloc?：分配指定數量、特定類型的內存空間，并初始化為0?。

int *p = (int*)calloc(5, sizeof(int)); // 分配并初始化5個整數為0

realloc?：調整之前通過 malloc, calloc或 realloc分配的內存塊的大小。
free?：?必須用于釋放之前動態分配的內存，否則會導致內存泄漏。釋放后最好將指針置為 NULL，以避免“懸空指針”。
```
free(p);
p = NULL;
```

?5. 指針的高級用法

多級指針?：指向指針的指針，例如 int **pp是指向 int*的指針，常用于動態二維數組或需要修改指針本身值的場景。
函數指針?：指向函數的指針，允許動態調用函數，常用于回調機制。

int add(int a, int b) { return a + b; }
int (*funcPtr)(int, int) = add; // 聲明并初始化函數指針
printf("%d", funcPtr(2, 3)); // 通過指針調用函數，輸出5

??const與指針?：

const int *p或 int const *p：指向常量數據的指針，?不能通過 p修改所指數據，但可以改變 p的指向。
int *const p：指針本身是常量，?p的指向不能變，但可以通過 p修改所指數據。
const int *const p：指針本身和所指數據都不可變。

6. 常見錯誤與注意事項

未初始化的指針（野指針）??：聲明指針后未賦予有效地址前就使用，可能導致程序崩潰。?務必初始化，例如設為 NULL。
懸空指針?：指針指向的內存已被釋放，但指針仍在被使用。?釋放內存后應將指針置為 NULL?。
內存泄漏?：分配的內存未被釋放且失去對其的引用，導致內存浪費。確保 ?malloc/calloc與 free成對出現?。
?越界訪問?：訪問了分配內存范圍之外的空間，行為不可預知。?確保訪問在合法范圍內?。

7. 指針數組 vs. 數組指針?????

對于我們新手來說特別難搞清楚他們的區別，理解它們的區別很重要：

類型	聲明示例	含義
?指針數組?	`int *arr[10]`	一個數組，其每個元素都是指向 `int`的指針
?數組指針?	`int (*arr)[10]`	一個指針，它指向一個包含10個整數的數組

理解指針數組（Array of Pointers）和數組指針（Pointer to Array）的區別確實是C語言學習中的一個重點和難點。下面我將通過一個表格幫你快速梳理它們的核心差異，然后進行詳細解釋。

特性	指針數組 (Array of Pointers)	數組指針 (Pointer to Array)
?本質?	是數組，其每個元素都是指針?	是指針，它指向整個數組?
?聲明語法?	`數據類型數組名[數組長度];` （例如：`int ptr_arr[5];`）	`數據類型 (指針名)[數組長度];` （例如：`int (arr_ptr)[5];`）
?內存布局?	連續存儲多個指針（每個指針占4或8字節）	存儲一個指針變量（指向數組首地址），本身通常占4或8字節
?步長?	指針運算以單個指針的大小為單位（如+1移動4或8字節）	指針運算以整個數組的大小為單位（如+1移動`sizeof(類型[長度])`字節）
?典型用途?	管理多個字符串、存儲動態分配的不同長度內存塊的地址、命令行參數`argv`	操作多維數組（尤其是二維數組）、向函數傳遞固定長度的數組

深入理解兩者

1. 指針數組（Array of Pointers）

指針數組的本質是一個數組，但這個數組里的每個元素都不是普通的數據，而是一個指針變量，這些指針可以指向相同或不同類型的地址。

?聲明與初始化?

語法格式為：數據類型 *數組名[數組長度];

#include <stdio.h>int main() {int a = 10, b = 20, c = 30;// 聲明并初始化一個指針數組，元素是int指針int *ptr_arr[3] = {&a, &b, &c}; // 遍歷指針數組，通過解引用訪問所指的值for (int i = 0; i < 3; i++) {printf("ptr_arr[%d] = %d\n", i, *ptr_arr[i]);}return 0;
}

輸出：

ptr_arr[0] = 10
ptr_arr[1] = 20
ptr_arr[2] = 30

?常見應用場景?
- ?管理多個字符串?：這是指針數組非常常見的用途，可以高效地處理一堆長度不一的字符串。
```
char *str_arr[] = {"Hello", "World", "C", "Programming"}; // 初始化字符串指針數組
for (int i = 0; i < 4; i++) {printf("%s ", str_arr[i]);
}
// 輸出: Hello World C Programming
```
- ?動態內存管理?：當需要動態分配多個獨立的內存塊時，可以用指針數組來存儲這些內存塊的地址。
- ?命令行參數?：C語言中的main函數參數char *argv[]就是一個典型的指針數組，用于存儲命令行輸入的字符串參數。

2. 數組指針（Pointer to Array）

數組指針的本質是一個指針，但它不是指向單個變量，而是指向整個數組。

?聲明與初始化?

語法格式為：數據類型 (*指針名)[數組長度];?注意括號是必須的，它保證了*先與指針名結合。

#include <stdio.h>int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};// 聲明一個數組指針，指向包含5個int的數組int (*arr_ptr)[5] = &arr; // 取數組的地址賦給數組指針// 通過數組指針訪問數組元素for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", (*arr_ptr)[i]); // 先解引用arr_ptr得到數組，再通過下標訪問}return 0;
}

輸出：

1 2 3 4 5

?常見應用場景?

?處理二維數組?：數組指針在遍歷和理解二維數組時特別有用，它可以表示二維數組中的一行。

int matrix[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
// 數組指針，指向一個包含3個int的數組（即一行）
int (*row_ptr)[3] = matrix; // matrix是首行地址，可直接賦值for (int i = 0; i < 2; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {printf("%d ", row_ptr[i][j]); // 像二維數組一樣訪問// 等價于 *(*(row_ptr + i) + j)}printf("\n");
}

輸出：

1 2 3 
4 5 6

?向函數傳遞二維數組?：當函數需要接收一個二維數組時，使用數組指針可以明確列數。

?如何快速區分聲明？

記住一點：??“看括號和優先級”?。

int *p[5];：[]的優先級高于*，所以p先與[5]結合，說明p是一個數組，里面存放的是int*類型。這是指針數組。
int (*p)[5];：括號()改變了優先級，*先與p結合，說明p是一個指針，它指向一個int [5]類型的數組。這是數組指針。