C语言指针学习总结

这里对 C 语言的指针进行比较详细的整理总结，参考网络上部分资料整理如下。

指针概念

计算机中所有的数据都必须放在内存中，不同类型的数据占用的字节数不一样，例如 int 占用4个字节，char 占用1个字节。为了正确地访问这些数据，必须为每个字节都编上号码，就像门牌号、身份证号一样，每个字节的编号是唯一的，根据编号可以准确地找到某个字节。

我们将内存中字节的编号称为地址（Address）或指针（Pointer）。地址从 0 开始依次增加，对于 32 位环境，程序能够使用的内存为 4GB，最小的地址为 0，最大的地址为 0XFFFFFFFF。

输出一个地址：

int a = 100;
char str[20] = "tanweime.com";
printf("%#X, %p\n", &a, str);

---
运行结果：
0XE42523AC, 0XE4252390

%#X 和 %p 表示以十六进制形式输出，并附带前缀 0X 。a 是一个变量，用来存放整数，需要在前面加 & 来获得它的地址；str 本身就表示字符串的首地址，不需要加 & 。

C语言中有一个控制符 %p ，专门用来以十六进制形式输出地址，不过 %p 的输出格式并不统一，有的编译器带 0x 前缀，有的不带

一切都是地址

C语言用变量来存储数据，用函数来定义一段可以重复使用的代码，它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。

数据和代码都以二进制的形式存储在内存中，计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。当程序被加载到内存后，操作系统会给不同的内存块指定不同的权限，拥有读取和执行权限的内存块就是代码，而拥有读取和写入权限（也可能只有读取权限）的内存块就是数据。

CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据，程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错，或者开发者有意为之，在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址，就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截，强制程序崩溃，程序员没有挽救的机会。

CPU 访问内存时需要的是地址，而不是变量名和函数名！变量名和函数名只是地址的一种助记符，当源文件被编译和链接成可执行程序后，它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。

指针变量

数据在内存中的地址也称为指针，如果一个变量存储了一份数据的指针，我们就称它为指针变量。

在 C语言 中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量的值就是某份数据的地址，这样的一份数据可以是数组、字符串、函数，也可以是另外的一个普通变量或指针变量。

现在假设有一个 char 类型的变量 c，它存储了字符 'K'（ASCII码为十进制数 75），并占用了地址为 0X11A 的内存（地址通常用十六进制表示）。另外有一个指针变量 p，它的值为 0X11A，正好等于变量 c 的地址，这种情况我们就称 p 指向了 c，或者说 p 是指向变量 c 的指针。

定义指针变量

定义指针变量与定义普通变量非常类似，不过要在变量名前面加星号 * ，格式为：

datatype *name;

或者

datatype *name = value;

* 表示这是一个指针变量， datatype 表示该指针变量所指向的数据的类型 。例如：

int *p1;

p1 是一个指向 int 类型数据的指针变量，至于 p1 究竟指向哪一份数据，应该由赋予它的值决定。再如：

int a = 100;int *p_a = &a;

在定义指针变量 p_a 的同时对它进行初始化，并将变量 a 的地址赋予它，此时 p_a 就指向了 a。值得注意的是，p_a 需要的一个地址，a 前面必须要加取地址符 & ，否则是不对的。

和普通变量一样，指针变量也可以被多次写入，只要你想，随时都能够改变指针变量的值，请看下面的代码：

//定义普通变量
float a = 99.5, b = 10.6;char c = '@', d = '#';
//定义指针变量
float *p1 = &a;char *p2 = &c;
//修改指针变量的值
p1 = &b;p2 = &d;

* 是一个特殊符号，表明一个变量是指针变量，定义 p1、p2 时必须带 * 。而给 p1、p2 赋值时，因为已经知道了它是一个指针变量，就没必要多此一举再带上 * ，后边可以像使用普通变量一样来使用指针变量。也就是说，定义指针变量时必须带 * ，给指针变量赋值时不能带 * 。

指针变量也可以连续定义，例如：

int *a, *b, *c;  //a、b、c 的类型都是 int*

注意每个变量前面都要带 * 。如果写成下面的形式，那么只有 a 是指针变量，b、c 都是类型为 int 的普通变量：

int *a, b, c;

通过指针变量取得数据

指针变量存储了数据的地址，通过指针变量能够获得该地址上的数据，格式为：

*pointer ;

这里的 * 称为指针运算符，用来取得某个地址上的数据，请看下面的例子：

#include <stdio.h>
int main(){    
        int a = 15;    
      int *p = &a;    
      printf("%d, %d\n", a, *p);  //两种方式都可以输出a的值    
return 0;}

运行结果：

15, 15

假设 a 的地址是 0X1000，p 指向 a 后，p 本身的值也会变为 0X1000， p 表示获取地址 0X1000 上的数据，也即变量 a 的值。从运行结果看， p 和 a 是等价的。

上节我们说过，CPU 读写数据必须要知道数据在内存中的地址，普通变量和指针变量都是地址的助记符，虽然通过 p 和 a 获取到的数据一样，但它们的运行过程稍有不同：a 只需要一次运算就能够取得数据，而 p 要经过两次运算，多了一层“间接”。

假设变量 a、p 的地址分别为 0X1000、0XF0A0，它们的指向关系如下图所示：

程序被编译和链接后，a、p 被替换成相应的地址。使用 *p 的话，要先通过地址 0XF0A0 取得变量 p 本身的值，这个值是变量 a 的地址，然后再通过这个值取得变量 a 的数据，前后共有两次运算；而使用 a 的话，可以通过地址 0X1000 直接取得它的数据，只需要一步运算。

也就是说，使用指针是间接获取数据，使用变量名是直接获取数据，前者比后者的代价要高。

指针除了可以获取内存上的数据，也可以修改内存上的数据，例如：

int a = 15, b = 99, c = 222;
int *p = &a; //定义指针变量
*p = b;      //通过指针变量修改内存上的数据
c = *p;      //通过指针变量获取内存上的数据
printf("%d, %d, %d, %d\n", a, b, c, *p);

运行结果：

99, 99, 99, 99

*p 代表的是 a 中的数据，它等价于 a，可以将另外的一份数据赋值给它，也可以将它赋值给另外的一个变量。

* 在不同的场景下有不同的作用： * 可以用在指针变量的定义中，表明这是一个指针变量，以和普通变量区分开；使用指针变量时在前面加 * 表示获取指针指向的数据，或者说表示的是指针指向的数据本身。

也就是说，定义指针变量时的 * 和使用指针变量时的 * 意义完全不同。以下面的语句为例：

int *p = &a;*p = 100;

第1行代码中 * 用来指明 p 是一个指针变量，第2行代码中 * 用来获取指针指向的数据。

需要注意的是，给指针变量本身赋值时不能加 * 。修改上面的语句：

int *p;p = &a;*p = 100;

第2行代码中的 p 前面就不能加 * 。

指针变量也可以出现在普通变量能出现的任何表达式中，例如：

int x, y, *px = &x, *py = &y;
y = *px + 5;  //表示把x的内容加5并赋给y，*px+5相当于(*px)+5
y = ++*px;  //px的内容加上1之后赋给y，++*px相当于++(*px)
y = *px++;  //相当于y=(*px)++
py = px;  //把一个指针的值赋给另一个指针

关于 * 和 & 的谜题

假设有一个 int 类型的变量 a，pa 是指向它的指针，那么 *&a 和 &*pa 分别是什么意思呢？

*&a 可以理解为 *(&a) ， &a 表示取变量 a 的地址（等价于 pa）， *(&a) 表示取这个地址上的数据（等价于 *pa），绕来绕去，又回到了原点， *&a 仍然等价于 a。

&*pa 可以理解为 &(*pa) ， *pa 表示取得 pa 指向的数据（等价于 a）， &(*pa) 表示数据的地址（等价于 &a），所以 &*pa 等价于 pa。

对星号 * 的总结

在我们目前所学到的语法中，星号 * 主要有三种用途：

int a = 3, b = 5, c; c = a * b;
int a = 100; int *p = &a;
int a, b, *p = &a; *p = 100; b = *p;

指针变量的运算

指针变量保存的是地址，本质上是一个整数，可以进行部分运算，例如加法、减法、比较等，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
int main(){
    int    a = 10,   *pa = &a, *paa = &a;
    double b = 99.9, *pb = &b;
    char   c = '@',  *pc = &c;
    //最初的值
    printf("&a=%#X, &b=%#X, &c=%#X\n", &a, &b, &c);
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //加法运算
    pa++; pb++; pc++;
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //减法运算
    pa -= 2; pb -= 2; pc -= 2;
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //比较运算
    if(pa == paa){
        printf("%d\n", *paa);
    }else{
        printf("%d\n", *pa);
    }
    return 0;
}
--------
运行结果：
  &a=0X28FF44, &b=0X28FF30, &c=0X28FF2B
  pa=0X28FF44, pb=0X28FF30, pc=0X28FF2B
  pa=0X28FF48, pb=0X28FF38, pc=0X28FF2C
  pa=0X28FF40, pb=0X28FF28, pc=0X28FF2A
  2686784

从运算结果可以看出：pa、pb、pc 每次加 1，它们的地址分别增加 4、8、1，正好是 int、double、char 类型的长度；减 2 时，地址分别减少 8、16、2，正好是 int、double、char 类型长度的 2 倍。

我们知道，数组中的所有元素在内存中是连续排列的，如果一个指针指向了数组中的某个元素，那么加 1 就表示指向下一个元素，减 1 就表示指向上一个元素，这样指针的加减运算就具有了现实的意义。

数组指针

数组（Array）是一系列具有相同类型的数据的集合，每一份数据叫做一个数组元素（Element）。数组中的所有元素在内存中是连续排列的，整个数组占用的是一块内存。以 int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 }; 为例，该数组在内存中的分布如下图所示：

定义数组时，要给出数组名和数组长度，数组名可以认为是一个指针，它指向数组的第 0 个元素。在C语言中，我们将第 0 个元素的地址称为数组的首地址。以上面的数组为例，下图是 arr 的指向：

#include <stdio.h>
int main(){
    int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
    int len = sizeof(arr) / sizeof(int);  //求数组长度
    int i;
    for(i=0; i<len; i++){
        printf("%d  ", *(arr+i) );  //*(arr+i)等价于arr[i]
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
----
运行结果：
  99  15  100  888  252

第 5 行代码用来求数组的长度，sizeof(arr) 会获得整个数组所占用的字节数，sizeof(int) 会获得一个数组元素所占用的字节数，它们相除的结果就是数组包含的元素个数，也即数组长度。

第 8 行代码中我们使用了 *(arr+i) 这个表达式，arr 是数组名，指向数组的第 0 个元素，表示数组首地址， arr+i 指向数组的第 i 个元素，*(arr+i) 表示取第 i 个元素的数据，它等价于 arr[i]。

arr 是 int* 类型的指针，每次加 1 时它自身的值会增加 sizeof(int)，加 i 时自身的值会增加 sizeof(int) * i

我们也可以定义一个指向数组的指针，例如：

int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };int *p = arr;

arr 本身就是一个指针，可以直接赋值给指针变量 p。arr 是数组第 0 个元素的地址，所以 int *p = arr; 也可以写作 int *p = &arr[0]; 。也就是说，arr、p、&arr[0] 这三种写法都是等价的，它们都指向数组第 0 个元素，或者说指向数组的开头。

如果一个指针指向了数组，我们就称它为数组指针（Array Pointer）。

数组指针指向的是数组中的一个具体元素，而不是整个数组，所以数组指针的类型和数组元素的类型有关，上面的例子中，p 指向的数组元素是 int 类型，所以 p 的类型必须也是 int * 。

反过来想，p 并不知道它指向的是一个数组，p 只知道它指向的是一个整数，究竟如何使用 p 取决于 程序员 的编码。

更改上面的代码，使用数组指针来遍历数组元素：

#include <stdio.h>
int main(){
    int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
    int i, *p = arr, len = sizeof(arr) / sizeof(int);
    for(i=0; i<len; i++){
        printf("%d  ", *(p+i) );
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

引入数组指针后，我们就有两种方案来访问数组元素了，一种是使用下标，另外一种是使用指针。

1) 使用下标

也就是采用 arr[i] 的形式访问数组元素。如果 p 是指向数组 arr 的指针，那么也可以使用 p[i] 来访问数组元素，它等价于 arr[i]。

2) 使用指针

也就是使用 (p+i) 的形式访问数组元素。另外数组名本身也是指针，也可以使用 (arr+i) 来访问数组元素，它等价于 *(p+i)。

关于数组指针的谜题

假设 p 是指向数组 arr 中第 n 个元素的指针，那么 p++、 ++p、(*p)++ 分别是什么意思呢？

p++ 等价于 (p++)，表示先取得第 n 个元素的值，再将 p 指向下一个元素，上面已经进行了详细讲解。

++p 等价于 (++p)，会先进行 ++p 运算，使得 p 的值增加，指向下一个元素，整体上相当于 *(p+1)，所以会获得第 n+1 个数组元素的值。

(*p)++ 就非常简单了，会先取得第 n 个元素的值，再对该元素的值加 1。假设 p 指向第 0 个元素，并且第 0 个元素的值为 99，执行完该语句后，第 0 个元素的值就会变为 100。

字符串指针

C语言中没有特定的字符串类型，我们通常是将字符串放在一个字符数组中：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
    char str[] = "tanweime";
    int len = strlen(str), i;
    //直接输出字符串
    printf("%s\n", str);
    //每次输出一个字符
    for(i=0; i<len; i++){
        printf("%c", str[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

除了字符数组，C语言还支持另外一种表示字符串的方法，就是直接使用一个指针指向字符串，例如：

char *str = "tanweime";

或者：

char *str;str = "tanweime";

字符串中的所有字符在内存中是连续排列的，str 指向的是字符串的第 0 个字符；我们通常将第 0 个字符的地址称为字符串的首地址。字符串中每个字符的类型都是 char ，所以 str 的类型也必须是 char * 。

下面的例子演示了如何输出这种字符串：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(){
    char *str = "tanweime";
    int len = strlen(str), i;
   
    //直接输出字符串
    printf("%s\n", str);
    //使用*(str+i)
    for(i=0; i<len; i++){
        printf("%c", *(str+i));
    }
    printf("\n");
    //使用str[i]
    for(i=0; i<len; i++){
        printf("%c", str[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

这一切看起来和字符数组是多么地相似，它们都可以使用 %s 输出整个字符串，都可以使用 * 或 [ ] 获取单个字符，这两种表示字符串的方式是不是就没有区别了呢？

有！它们最根本的区别是在内存中的存储区域不一样，字符数组存储在全局数据区或栈区，第二种形式的字符串存储在常量区。全局数据区和栈区的字符串（也包括其他数据）有读取和写入的权限，而常量区的字符串（也包括其他数据）只有读取权限，没有写入权限。

内存权限的不同导致的一个明显结果就是，字符数组在定义后可以读取和修改每个字符，而对于第二种形式的字符串，一旦被定义后就只能读取不能修改，任何对它的赋值都是错误的。

我们将第二种形式的字符串称为字符串常量，意思很明显，常量只能读取不能写入。

指针作为函数参数

在C语言中，函数的参数不仅可以是整数、小数、字符等具体的数据，还可以是指向它们的指针。用指针变量作函数参数可以将函数外部的地址传递到函数内部，使得在函数内部可以操作函数外部的数据，并且这些数据不会随着函数的结束而被销毁。

像数组、字符串、动态分配的内存等都是一系列数据的集合，没有办法通过一个参数全部传入函数内部，只能传递它们的指针，在函数内部通过指针来影响这些数据集合。

有的时候，对于整数、小数、字符等基本类型数据的操作也必须要借助指针，一个典型的例子就是交换两个变量的值。

#include <stdio.h>
void swap(int *p1, int *p2){
    int temp;  //临时变量
    temp = *p1;
    *p1 = *p2;
    *p2 = temp;
}
int main(){
    int a = 66, b = 99;
    swap(&a, &b);
    printf("a = %d, b = %d\n", a, b);
    return 0;
}

调用 swap() 函数时，将变量 a、b 的地址分别赋值给 p1、p2，这样 p1、 p2 代表的就是变量 a、b 本身，交换 p1、 p2 的值也就是交换 a、b 的值。函数运行结束后虽然会将 p1、p2 销毁，但它对外部 a、b 造成的影响是“持久化”的，不会随着函数的结束而“恢复原样”。

需要注意的是临时变量 temp，它的作用特别重要，因为执行 *p1 = *p2; 语句后 a 的值会被 b 的值覆盖，如果不先将 a 的值保存起来以后就找不到了。

这就好比拿来一瓶可乐和一瓶雪碧，要想把可乐倒进雪碧瓶、把雪碧倒进可乐瓶里面，就必须先找一个杯子，将两者之一先倒进杯子里面，再从杯子倒进瓶子里面。这里的杯子，就是一个“临时变量”，虽然只是倒倒手，但是也不可或缺。

用数组作函数参数

数组是一系列数据的集合，无法通过参数将它们一次性传递到函数内部，如果希望在函数内部操作数组，必须传递数组指针。下面的例子定义了一个函数 max()，用来查找数组中值最大的元素：

#include <stdio.h>
int max(int *intArr, int len){
    int i, maxValue = intArr[0];  //假设第0个元素是最大值
    for(i=1; i<len; i++){
        if(maxValue < intArr[i]){
            maxValue = intArr[i];
        }
    }
   
    return maxValue;
}
int main(){
    int nums[6], i;
    int len = sizeof(nums)/sizeof(int);
    //读取用户输入的数据并赋值给数组元素
    for(i=0; i<len; i++){
        scanf("%d", nums+i);
    }
    printf("Max value is %d!\n", max(nums, len));
    return 0;
}
--------
  运行结果：
12 55 30 8 93 27↙
Max value is 93!

参数 intArr 仅仅是一个数组指针，在函数内部无法通过这个指针获得数组长度，必须将数组长度作为函数参数传递到函数内部。数组 nums 的每个元素都是整数，scanf() 在读取用户输入的整数时，要求给出存储它的内存的地址， nums+i 就是第 i 个数组元素的地址。

用数组做函数参数时，参数也能够以“真正”的数组形式给出。例如对于上面的 max() 函数，它的参数可以写成下面的形式：

int max(int intArr[], int len){
    int i, maxValue = intArr[0];  //假设第0个元素是最大值
    for(i=1; i<len; i++){
        if(maxValue < intArr[i]){
            maxValue = intArr[i];
        }
    }
    return maxValue;
}

int intArr[] 虽然定义了一个数组，但没有指定数组长度，好像可以接受任意长度的数组。

实际上这两种形式的数组定义都是假象，不管是 int intArr[6] 还是 int intArr[] 都不会创建一个数组出来，编译器也不会为它们分配内存，实际的数组是不存在的，它们最终还是会转换为 int *intArr 这样的指针。这就意味着，两种形式都不能将数组的所有元素“一股脑”传递进来，大家还得规规矩矩使用数组指针。

int intArr[6] 这种形式只能说明函数期望用户传递的数组有 6 个元素，并不意味着数组只能有 6 个元素，真正传递的数组可以有少于或多于 6 个的元素。

需要强调的是，不管使用哪种方式传递数组，都不能在函数内部求得数组长度，因为 intArr 仅仅是一个指针，而不是真正的数组，所以必须要额外增加一个参数来传递数组长度。

C语言为什么不允许直接传递数组的所有元素，而必须传递数组指针呢？

参数的传递本质上是一次赋值的过程，赋值就是对内存进行拷贝。所谓内存拷贝，是指将一块内存上的数据复制到另一块内存上。

对于像 int、float、char 等基本类型的数据，它们占用的内存往往只有几个字节，对它们进行内存拷贝非常快速。而数组是一系列数据的集合，数据的数量没有限制，可能很少，也可能成千上万，对它们进行内存拷贝有可能是一个漫长的过程，会严重拖慢程序的效率，为了防止技艺不佳的程序员写出低效的代码，C语言没有从语法上支持数据集合的直接赋值。

除了C语言，C++、 Java 、 Python 等其它语言也禁止对大块内存进行拷贝，在底层都使用类似指针的方式来实现。

指针作为返回值

C语言允许函数的返回值是一个指针（地址），我们将这样的函数称为指针函数。下面的例子定义了一个函数 strlong()，用来返回两个字符串中较长的一个

#include <stdio.h>
#include <string.h>
char *strlong(char *str1, char *str2){
    if(strlen(str1) >= strlen(str2)){
        return str1;
    }else{
        return str2;
    }
}
int main(){
    char str1[30], str2[30], *str;
    gets(str1);
    gets(str2);
    str = strlong(str1, str2);
    printf("Longer string: %s\n", str);
    return 0;
}

用指针作为函数返回值时需要注意的一点是，函数运行结束后会销毁在它内部定义的所有局部数据，包括局部变量、局部数组和形式参数，函数返回的指针请尽量不要指向这些数据，C语言没有任何机制来保证这些数据会一直有效，它们在后续使用过程中可能会引发运行时错误。请看下面的例子：

#include <stdio.h>
int *func(){
    int n = 100;
    return &n;
}
int main(){
    int *p = func(), n;
    n = *p;
    printf("value = %d\n", n);
    return 0;
}

前面我们说函数运行结束后会销毁所有的局部数据，这个观点并没错，大部分C语言教材也都强调了这一点。但是，这里所谓的销毁并不是将局部数据所占用的内存全部抹掉，而是程序放弃对它的使用权限，弃之不理，后面的代码可以随意使用这块内存。对于上面的两个例子，func() 运行结束后 n 的内存依然保持原样，值还是 100，如果使用及时也能够得到正确的数据，如果有其它函数被调用就会覆盖这块内存，得到的数据就失去了意义。

二级指针

指针可以指向一份普通类型的数据，例如 int、double、char 等，也可以指向一份指针类型的数据，例如 int 、double 、char * 等。

如果一个指针指向的是另外一个指针，我们就称它为二级指针，或者指向指针的指针。

int a =100;
int *p1 = &a;
int **p2 = &p1;

指针变量也是一种变量，也会占用存储空间，也可以使用 & 获取它的地址。C语言不限制指针的级数，每增加一级指针，在定义指针变量时就得增加一个星号 * 。p1 是一级指针，指向普通类型的数据，定义时有一个 * ；p2 是二级指针，指向一级指针 p1，定义时有两个 * 。

如果我们希望再定义一个三级指针 p3，让它指向 p2，那么可以这样写：

int ***p3 = &p2;

四级指针也是类似的道理：

int ****p4 = &p3;

实际开发中会经常使用一级指针和二级指针，几乎用不到高级指针。

想要获取指针指向的数据时，一级指针加一个 * ，二级指针加两个 * ，三级指针加三个 * ，以此类推，请看代码：

#include <stdio.h>
int main(){
    int a =100;
    int *p1 = &a;
    int **p2 = &p1;
    int ***p3 = &p2;
    printf("%d, %d, %d, %d\n", a, *p1, **p2, ***p3);
    printf("&p2 = %#X, p3 = %#X\n", &p2, p3);
    printf("&p1 = %#X, p2 = %#X, *p3 = %#X\n", &p1, p2, *p3);
    printf(" &a = %#X, p1 = %#X, *p2 = %#X, **p3 = %#X\n", &a, p1, *p2, **p3);
    return 0;
}
------
  100, 100, 100, 100
&p2 = 0XE19322F8, p3 = 0XE19322F8
&p1 = 0XE1932300, p2 = 0XE1932300, *p3 = 0XE1932300
 &twa = 0XE193230C, p1 = 0XE193230C, *p2 = 0XE193230C, **p3 = 0XE193230C

以三级指针 p3 为例来分析上面的代码。 ***p3 等价于 *(*(*p3)) 。 p3 得到的是 p2 的值，也即 p1 的地址； ( p3) 得到的是 p1 的值，也即 a 的地址；经过三次“取值”操作后， ( ( p3)) 得到的才是 a 的值。

指针数组

如果一个数组中的所有元素保存的都是指针，那么我们就称它为指针数组。指针数组的定义形式一般为：

dataType *arrayName[length];

[ ] 的优先级高于 * ，该定义形式应该理解为：

dataType *(arrayName[length]);

括号里面说明 arrayName 是一个数组，包含了 length 个元素，括号外面说明每个元素的类型为 dataType * 。

除了每个元素的数据类型不同，指针数组和普通数组在其他方面都是一样的，下面是一个简单的例子：

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 16, b = 932, c = 100;
    //定义一个指针数组
    int *arr[3] = {&a, &b, &c};//也可以不指定长度，直接写作 int *parr[]
    //定义一个指向指针数组的指针
    int **parr = arr;
    printf("%d, %d, %d\n", *arr[0], *arr[1], *arr[2]);
    printf("%d, %d, %d\n", **(parr+0), **(parr+1), **(parr+2));
    return 0;
}
------
  运行结果：
  16, 932, 100
    16, 932, 100

指针数组还可以和字符串数组结合使用，请看下面的例子：

#include <stdio.h>
int main(){
    char *str[3] = {
        "tanwei",
        "谭巍",
        "C Language"
    };
    printf("%s\n%s\n%s\n", str[0], str[1], str[2]);
    return 0;
}

需要注意的是，字符数组 str 中存放的是字符串的首地址，不是字符串本身，字符串本身位于其他的内存区域，和字符数组是分开的。

也只有当指针数组中每个元素的类型都是 char * 时，才能像上面那样给指针数组赋值，其他类型不行。

为了便于理解，可以将上面的字符串数组改成下面的形式，它们都是等价的。

#include <stdio.h>
int main(){
    char *str0 = "tanwei";
    char *str1 = "谭巍";
    char *str2 = "C Language";
    char *str[3] = {str0, str1, str2};
    printf("%s\n%s\n%s\n", str[0], str[1], str[2]);
    return 0;
}

指针与二维数组

二维数组在概念上是二维的，有行和列，但在内存中所有的数组元素都是连续排列的，它们之间没有“缝隙”。以下面的二维数组 a 为例：

int a[3][4] = { {0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}, {8, 9, 10, 11} };

从概念上理解，a 的分布像一个矩阵：

C语言允许把一个二维数组分解成多个一维数组来处理。对于数组 a，它可以分解成三个一维数组，即 a[0]、a[1]、a[2]。每一个一维数组又包含了 4 个元素，例如 a[0] 包含 a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]。

为了更好的理解指针和二维数组的关系，我们先来定义一个指向 a 的指针变量 p：

int (*p)[4] = a;

括号中的 * 表明 p 是一个指针，它指向一个数组，数组的类型为 int [4] ，这正是 a 所包含的每个一维数组的类型。

[ ] 的优先级高于 * ， ( ) 是必须要加的，如果赤裸裸地写作 int *p[4] ，那么应该理解为 int *(p[4]) ，p 就成了一个指针数组，而不是二维数组指针。

对指针进行加法（减法）运算时，它前进（后退）的步长与它指向的数据类型有关，p 指向的数据类型是 int [4] ，那么 p+1 就前进 4×4 = 16 个字节， p-1 就后退 16 个字节，这正好是数组 a 所包含的每个一维数组的长度。也就是说， p+1 会使得指针指向二维数组的下一行， p-1 会使得指针指向数组的上一行。

数组名 a 在表达式中也会被转换为和 p 等价的指针！

下面我们就来探索一下如何使用指针 p 来访问二维数组中的每个元素。按照上面的定义：

1) p 指向数组 a 的开头，也即第 0 行； p+1 前进一行，指向第 1 行。

2) *(p+1) 表示取地址上的数据，也就是整个第 1 行数据。注意是一行数据，是多个数据，不是第 1 行中的第 0 个元素，下面的运行结果有力地证明了这一点：

#include <stdio.h>
int main(){
    int a[3][4] = { {0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}, {8, 9, 10, 11} };
    int (*p)[4] = a;
    printf("%d\n", sizeof(*(p+1)));
    return 0;
}
---
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3) *(p+1)+1 表示第 1 行第 1 个元素的地址。如何理解呢？

*(p+1) 单独使用时表示的是第 1 行数据，放在表达式中会被转换为第 1 行数据的首地址，也就是第 1 行第 0 个元素的地址，因为使用整行数据没有实际的含义，编译器遇到这种情况都会转换为指向该行第 0 个元素的指针；就像一维数组的名字，在定义时或者和 sizeof、& 一起使用时才表示整个数组，出现在表达式中就会被转换为指向数组第 0 个元素的指针。

4) *(*(p+1)+1) 表示第 1 行第 1 个元素的值。很明显，增加一个 * 表示取地址上的数据。

根据上面的结论，可以很容易推出以下的等价关系：

a+i == p+i
a[i] == p[i] == *(a+i) == *(p+i)
a[i][j] == p[i][j] == *(a[i]+j) == *(p[i]+j) == *(*(a+i)+j) == *(*(p+i)+j)

#include <stdio.h>
int main(){
    int a[3][4]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
    int(*p)[4];
    int i,j;
    p=a;
    for(i=0; i<3; i++){
        for(j=0; j<4; j++) printf("%2d  ",*(*(p+i)+j));
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

指针数组和二维数组指针的区别

指针数组和二维数组指针在定义时非常相似，只是括号的位置不同：

int *(p1[5]);  //指针数组，可以去掉括号直接写作 int *p1[5];int (*p2)[5];  //二维数组指针，不能去掉括号

指针数组和二维数组指针有着本质上的区别：指针数组是一个数组，只是每个元素保存的都是指针，以上面的 p1 为例，在32位环境下它占用 4×5 = 20 个字节的内存。二维数组指针是一个指针，它指向一个二维数组，以上面的 p2 为例，它占用 4 个字节的内存。

函数指针

一个函数总是占用一段连续的内存区域，函数名在表达式中有时也会被转换为该函数所在内存区域的首地址，这和数组名非常类似。我们可以把函数的这个首地址（或称入口地址）赋予一个指针变量，使指针变量指向函数所在的内存区域，然后通过指针变量就可以找到并调用该函数。这种指针就是函数指针。

函数指针的定义形式为：

returnType (*pointerName)(param list);

returnType 为函数返回值类型，pointerNmae 为指针名称，param list 为函数参数列表。参数列表中可以同时给出参数的类型和名称，也可以只给出参数的类型，省略参数的名称，这一点和函数原型非常类似。

注意 ( ) 的优先级高于 * ，第一个括号不能省略，如果写作 returnType *pointerName(param list); 就成了函数原型，它表明函数的返回值类型为 returnType * 。

#include <stdio.h>
//返回两个数中较大的一个
int max(int a, int b){
    return a>b ? a : b;
}
int main(){
    int x, y, maxval;
    //定义函数指针
    int (*pmax)(int, int) = max;  //也可以写作int (*pmax)(int a, int b)
    printf("Input two numbers:");
    scanf("%d %d", &x, &y);
    maxval = (*pmax)(x, y);
    printf("Max value: %d\n", maxval);
    return 0;
}

总结

指针（Pointer）就是内存的地址，C语言允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量可以存放基本类型数据的地址，也可以存放数组、函数以及其他指针变量的地址。

程序在运行过程中需要的是数据和指令的地址，变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符：在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址；程序被编译和链接后，这些名字都会消失，取而代之的是它们对应的地址。

定 义	含 义
int *p;	p 可以指向 int 类型的数据，也可以指向类似 int arr[n] 的数组。
int **p;	p 为二级指针，指向 int * 类型的数据。
int *p[n];	p 为指针数组。[ ] 的优先级高于 ，所以应该理解为 int (p[n]);
int (*p)[n];	p 为二维数组指针。
int *p();	p 是一个函数，它的返回值类型为 int *。
int (*p)();	p 是一个函数指针，指向原型为 int func() 的函数。

1) 指针变量可以进行加减运算，例如 p++ 、 p+i 、 p-=i 。指针变量的加减运算并不是简单的加上或减去一个整数，而是跟指针指向的数据类型有关。

2) 给指针变量赋值时，要将一份数据的地址赋给它，不能直接赋给一个整数，例如 int *p = 1000; 是没有意义的，使用过程中一般会导致程序崩溃。

3) 使用指针变量之前一定要初始化，否则就不能确定指针指向哪里，如果它指向的内存没有使用权限，程序就崩溃了。对于暂时没有指向的指针，建议赋值 NULL 。

4) 两个指针变量可以相减。如果两个指针变量指向同一个数组中的某个元素，那么相减的结果就是两个指针之间相差的元素个数。

5) 数组也是有类型的，数组名的本意是表示一组类型相同的数据。在定义数组时，或者和 sizeof、& 运算符一起使用时数组名才表示整个数组，表达式中的数组名会被转换为一个指向数组的指针。

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