C 语言指针和数组

C 语言是一门很重要的语言， 即使你不会使用 C 语言进行程序开发， 但是学习了解 C 语言依然是一件很有必要的事情。

因为， 你学的是计算机 ！

而指针和数组， 算是 C 语言中比较难以理解的两个东西了。

学 C 开始到现在， 快要两年了， 在指针和数组上遇到过不少坑， 也见识过不少奇淫技巧，到了现在， 感觉可以对两者进行一定的总结了。

NOTE: 本篇博客主要内容是对指针和数组的理解与总结， 语法涉及的不多

为了更好的理解 指针和数组, 需要引入两个基本对象：

• 内存地址: 内存中的一个地址， 如： 0xFFFFFFFF
• 地址的值: 内存中一个地址保存的值， 如： 地址 0xFFFFFFFF 的值为 0x01234567

学习指针的过程中， 一定要分清楚的两个值是： 指针地址 和 指针的值.

这是容易混淆的两个值， 因为这两个值都是 内存地址.

但是， 在使用指针的时候需要分清楚这两个值的关系： 指针地址 的值是 指针的值.

这是指针比较特殊的一点， 即： 所有的指针操作都是围绕着 内存地址 进行的。

这两个概念需要分清楚的原因是为了理解 指针 与 其他类型 的区别：

• 指针 和 其他类型 没有实质性的区别
• 两者的主要区别体现在 保存的值 与 指针运算 上

和其他类型不同， 由于指针保存的值是 内存地址, 因此指针运算的直接操作对象就是 内存地址.

C 语言通过操作符 & 和 * 来产生 指针 和 间接引用指针.

指针, 是类似于 &var 产生的值， 代表 var 的 内存地址.

间接引用指针, 类似于 *ptr 的使用， 操作修改 指针的值(内存地址) 的 值(地址的值).

因此， 表达式 *&Expr 和 Expr 是等价的， 都是操作 Expr 的值。

由于所有的指针保存的值都是一个 内存地址, 因此所有指针变量的大小都是一样的， 等于操作系统的 地址宽度.

这时， 为了区分不同的 指针, 指针类型 的作用便体现出来了。

首先， 需要明白的一点是： 单个地址能够保存的数据大小是 一个字节.

然而， 除了 char, 其他大多数类型的变量的大小都大于一个字节， 因此这些类型的变量会占据 连续 的几个内存来保存自身的值。

自身的 内存地址 仅为这几个 连续 内存地址的 首地址.

同样， 指针 保存的值就是这个 首地址.

指针类型 的作用就是确定这个 连续 的内存地址究竟有多少个。

比如， int* 类型的指针就表示这个连续的内存地址有 4 个。

同时， 指针 加减一个 整数 的时候， 实际加减的值为 整数 和 类型大小 的乘积。

而 指针 减 指针 的时候， 得出的结果会 除 以 类型大小.

另外， 需要注意的一点是： 转换指针类型不会改变 指针的值.

当函数的参数是一个指针的时候， 传参时的行为和其他类型的变量 没有区别.

都是传递 变量的值.

#include <stdio.h>

void test(int* ptr) {
  printf("%p %p\n", &ptr, ptr);
}

int main(void) {
  int var = 10;
  int* ptr = &var;

  test(ptr);
  printf("%p %p\n", &ptr, ptr);

  return 0;
}

以上代码的执行结果为：

000000000022FE20 000000000022FE4C
000000000022FE40 000000000022FE4C

可以看到， 指针地址 是不一样的， 相同的是 指针的值.

函数内部的修改能够反馈到函数的调用者的原因仅仅是两者操作的 内存地址 相同而已。

如果你学过操作系统， 那么应该就知道， 函数 只是内存中的一个 指令块.

调用函数的过程就是将要运行的指令转移到该 指令块.

C 语言中， 函数名 相当于该 指令块 的首地址。

既然是地址， 那么就可以用 指针 来保存。

因此可以用下面的方式来定义函数指针：

int func(int a, int b) {
  return a + b;
}

int (*fptr)(int, int) = func;

其中， int 表示函数的返回值类型为 int, (*fptr)() 表示这是一个函数指针。

括号内部为参数类型。

由于 func 就代表了函数地址， 因此可以省略操作符 &.

当然， 这样也是等价操作：

int (*fptr)(int, int) = &func;

在 C 语言中， 数组和指针的关系密切， 主要原因就是 数组名 相当于指向数组第一个元素地址的 指针.

但是这个指针很特殊：

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int arr[4] = {1, 2, 3, 4};
  printf("%p %p", &arr, arr);
  return 0;
}

上述代码的输出为：

000000000022FE40 000000000022FE40

可以看到， &arr 和 arr 的值是相同的。

也就是说， 数组名 相当于 指针地址 和 指针的值 相同的 指针.

但是， &arr 的 arr 并不相同：

• &arr 产生的是 数组类型 的指针， &arr + 1 的结果是 &arr 的值和 数组大小 的和
• arr 相当于指向 数组 第一个元素的 指针, 指针类型就是 元素类型.

同时， 数组取值操作 arr[i] 等价于 *(arr + i). 因此在使用指针操作数组的时候， 不要忘了符号 *.

当然， 如果不想使用 *ptr 的方式来使用指针， ptr[0] 的结果也是相同的， 当然， 不推荐。

另： arr[i] 和 i[arr] 没有区别。

指针数组和数组指针是容易犯错的一个地方， 简单梳理一下：

• 指针数组是一个数组， 这个数组保存的元素的类型是指针
• 数组指针是一个指针， 这个指针指向的对象是一个数组

通常来说， 指针数组使用如下方式声明：

int* prt_arr[4];

声明一个数组 ptr_arr, 保存的元素类型为 int*.

而数组指针使用下面的方式声明：

int (*arr_ptr)[3];

声明一个指针 arr_ptr, 指向的对象是一个拥有三个元素的 数组.

• C 指针详解
• A TUTORIAL ON POINTERS AND ARRAYS IN C