第05章_指针
指针是 C 语言最重要的概念之一，也是最难理解的概念之一。
指针是C语言的精髓，要想掌握C语言就需要深入地了解指针。
指针类型在考研中用得最多的地方，就是和结构体结合起来构造结点(如链表的结点、二叉树的结点等)。
本章专题脉络
1、指针的理解与定义
1.1 变量的访问方式
计算机中程序的运行都是在内存中进行的，变量也是在内存中分配的空间，且不同类型的变量占用不同大小的空间。那如何访问内存中变量存储的数据呢？有两种方式：直接访问和间接访问。直接访问，直接使用变量名进行的访问，以前的程序中都是采用这种方式。
int num1 = 10;
int num2 = 20;
int num3 = num1 + num2;
间接访问，通过指针来实现。下面看如何理解指针。
1.2 内存地址与指针
为了能够有效的访问到内存的每个单元(即一个字节)，就给内存单元进行了编号，这些编号被称为该内存单元的地址。因为每个内存单元都有地址，所以变量存储的数据也是有地址的。
int num = 5;
通过地址能找到所需的变量单元，可以说，地址指向该变量单元，将地址形象化地称为“指针”。即：
-
变量：命名的内存空间，用于存放各种类型的数据。 -
变量名：变量名是给内存空间取的一个容易记忆的名字。 -
变量值：在变量单元中存放的数据值。 -
变量的地址：变量所使用的内存空间的地址，即指针。
指针变量：一个变量专门用来存放另一变量在内存中数据的地址 (即指针)，则它称为“指针变量”。我们可以通过访问指针变量达到访问内存中另一个变量数据的目的。(有时为了阐述方便，将指针变量直接说成指针。)
上图中，地址0x00000001是变量 i 的指针，i_pointer就是一个指针变量。
体会：指针就是内存地址，使用指针访问变量，就是直接对内存地址中的数据进行操作。
1.3 指针变量的定义
一般格式：
数据类型 *指针变量名 [=初始地址值];
-
数据类型是指针变量所指向变量数据类型。可以是 int、char、float 等基本类型，也可以是数组等构造类型。
-
字符
*用于告知系统这里定义的是一个指针变量，通常跟在类型关键字的后面。比如， char * 表示一个指向字符的指针， float * 表示一个指向 float 类型的值的指针。此外，还有指向数组的指针、指向结构体的指针。
举例1：
int *p; //读作：指向int的指针”或简称“int指针”
这是一个指针变量，用于存储int型的整数在内存空间中数据的地址。
变形写法：
int* p;
int * p;
注意：
1、指针变量的名字是 p，不是*p。
2、指针变量中只能存放地址，不要将一个整数（或任何其它非地址类型的数据）赋给一个指针变量。
举例2：同一行声明两个指针变量
// 正确
int * a, * b;
// 错误
int* a, b; //此时a是整数指针变量，而b是整数变量
举例3：一个指针指向的可能还是指针，这时就要用两个星号 ** 表示。(后面讲)
int **foo;
1.4 指针的应用场景
场景1：使用指针访问变量或数组的元素。
场景2：应用在数据结构中。比如：
2、指针的运算
指针作为一种特殊的数据类型可以参与运算，但与其他数据类型不同的是，指针的运算都是针对内存中的地址来实现的。
2.1 取址运算符：&
取址运算符，使用“&”符号来表示。作用：取出指定变量在内存中的地址，其语法格式如下：
&变量
举例1：
int num = 10;
printf("num = %d\n", num); // 输出变量的值。 num = 10
printf("&num = %p\n", &num); // 输出变量的内存地址。&num = 00000050593ffbbc
说明：
1、在输出取址运算获得的地址时，需要使用“%p”作为格式输出符。
2、这里num的4个字节，每个字节都有地址，取出的是第一个字节的地址（较小的地址）。
举例2：将变量的地址赋值给指针变量
int num = 10;
int *p; //p为一个整型指针变量
p = #
举例3：
int d = 10;
int *e, *f;
e = &d;
f = e;
指针变量的赋值
1、指针变量中只能存放地址（指针），不要将一个整数（或任何其它非地址类型的数据）赋给一个指针变量。
2、C语言中的地址包括位置信息(内存编号，或称纯地址)和它所指向的数据的类型信息，即它是“带类型的地址”。所以，一个指针变量只能指向同一个类型的变量，不能抛开类型随意赋值。
- char* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。
- short* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。
- int* 类型的指针是为了存放 int 类型变量的地址。
3、在没有对指针变量赋值时，指针变量的值是不确定的，可能系统会分配一个未知的地址，此时使用此指针变量可能会导致不可预料的后果甚至是系统崩溃。为了避免这个问题，通常给指针变量赋初始值为0(或NULL)，并把值为0的指针变量称为空指针变量。
举例4：通过指针变量修改指向的内存中的数据
int main() {int num = 10, *ptr;ptr = #printf("%d\n",num);scanf("%d", ptr); //等价于scanf("%d", &num);printf("%d\n",num);return 0;
}
2.2 取值运算符：*
在C语言中针对指针运算还提供了一个取值运算符，使用“*”符号表示。其作用与&相反，根据一个给定的内存地址取出该地址对应变量的值。也称为解引用符号。其格式如下：
*指针表达式
其中，“*”不同于定义指针变量的符号，这里是运算符。“指针表达式”用于得到一个内存地址，与“*”结合以获得该内存地址对应变量的值。
举例1：
int main() {int a = 2024;int *p;p = &a;printf("%p\n",&a); //0000005cc43ff6d4printf("%p\n",p); //0000005cc43ff6d4printf("%d\n", *p); //2024return 0;
}
举例2：
int main() {int num = 10; //这里定义一个整型变量numprintf("num = %d\n", num); //输出变量num的值。输出：num = 10printf("&num = %p\n", &num); //输出变量num的地址。输出：&num = 000000e6a11ffa1cint *p = #printf("%p\n",p); //000000e6a11ffa1cprintf("%d\n",*p);//10printf("*&num = %d\n", *&num);//通过num地址读取num中的数据。输出：*&num = 10return 0;
}
&运算符与*运算符互为逆运算，下面的表达式总是成立：int i = 5; if (i == *(&i)) // 正确
举例3：通过指针变量修改指向内存地址位置上的值
int main() {int num = 10;int *p = #*p = 20;printf("num = %d\n",num); //num = 20char ch = 'w';char* pc = &ch;*pc = 's';printf("ch = %c\n", ch); //ch = 's'return 0;
}
举例4：
定义指针变量 p1、p2，默认各自指向整数a、b，a、b从键盘输入。设计程序，使得 p1 指向其中的较大值，p2 指向其中的较小值 。
int main() {int *p1, *p2, *p, a, b;printf("请输入两个整数: ");scanf("%d,%d", &a, &b);p1 = &a;p2 = &b;if (a < b) {p = p1;p1 = p2;p2 = p;}printf("输出p1、p2: ");printf("%d,%d\n", *p1, *p2);return 0;
}
举例5：已有代码如下：
int a = 10;
int *p;
p = &a;
请看问题：
问题1：&*p的含义是什么?
“&”和“*”两个运算符的优先级别相同，但按自右而左方向运算。因此，&*p与&a相同，即变量a的地址。- 如果有
p1 = &*p;它的作用是将&a(a的地址)赋给p1，如果p1原来指向 b，经过重新赋值后它已不再指向b了，而指向了a。
问题2：*&a的含义是什么?
- 先进行
&a运算，得a的地址，再进行*运算。*&a和*p的作用是一样的，它们都等价于变量a。即*&a与 a 等价。
2.3 指针的常用运算
指针本质上就是一个无符号整数，代表了内存地址。除了上面提到的取址运算外，指针还可以与整数加减、自增自减、同类指针相减运算等。但是规则并不是整数运算的规则。
2.3.1 指针与整数值的加减运算
格式：指针±整数
指针与整数值的加减运算，表示指针所指向的内存地址的移动（加，向后移动；减，向前移动）。指针移动的单位，与指针指向的数据类型有关。数据类型占据多少个字节，每单位就移动多少个字节。
通过此操作，可以快速定位你要的地址。
short *s;
s = (short *) 0x1234;
printf("%hx\n", s + 1); //0x1236 复习：%hx ：十六进制 short int 类型
printf("%hx\n", s - 1); //0x1232int *i;
i = (int *) 0x1234;
printf("%x\n", i + 1); //0x1238 复习：%x ：十六进制整数
说明：s + 1 表示指针向内存地址的高位移动一个单位，而一个单位的 short 类型占据两个字节的宽度，所以相当于向高位移动两个字节。
再比如：变量a、b、c、d和e都是整型数据int类型，它们在内存中占据一块连续的存储区域。指针变量p指向变量a，也就是p的值是0xFF12，则：
说明：指针p+1并不是地址+1，而是指针p指向数组中的下一个数据。比如，int *p，p+1表示当前地址+4，指向下一个整型数据。
举例1：
int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};int *p = &arr[1];printf("p的地址为：%p,对应的值为%d\n", p, *p); //p1的地址为：000000df21bff6e4,对应的值为2printf("p+1=的地址为：%p,对应的值为%d\n", p + 1, *(p + 1)); //p1+1=的地址为：000000df21bff6e8,对应的值为3printf("p-1=的地址为：%p,对应的值为%d\n", p - 1, *(p - 1)); //p1-1=的地址为：000000df21bff6e0,对应的值为1return 0;
}
注意：只有指向连续的同类型数据区域，指针加、减整数才有实际意义。
举例2：
对于长度是 N 的一维数组 a，当使用指针 p 指向其首元素后，即可通过指针 p 访问数组的各个元素。
其中：
-
a[0]用*p表示 -
a[1]用*(p+1)表示 -
a[i]用*(p+i)表示
遍历数组操作如下：
#include <stdio.h>
#define LENGTH 5int main() {int arr[LENGTH] = {10,20,30,40,50};//方式1：传统直接访问的方式for(int i = 0;i < LENGTH;i++){printf("%d ",arr[i]);}printf("\n");//方式2：使用指针访问int *p = &arr[0];for(int i = 0;i < LENGTH;i++){printf("%d ",*(p+i));}return 0;
}
2.3.2 指针的自增、自减运算
指针类型变量也可以进行自增或自减运算，如下：
p++ 、 p-- 、 ++p 、--p
++和--在运算符章节已经讲过，这里针对指针的增加或减少指的是内存地址的向前或向后移动。
针对于数组来说，由于数组在内存中是连续分布的。
- 当对指针进行++时，指针会按照它指向的数据类型字节数大小增加，比如 int * 指针，每 ++ 一次， 就增加4个字节。
- 当对指针进行--时，指针会按照它指向的数据类型字节数大小减少，比如 int * 指针，每 -- 一次， 就减少4个字节。
举例1：
int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};int *p1 = &arr[0];int *p2 = &arr[3];printf("p1的值为：%d\n", *p1); //1printf("++p1的值为：%d\n", *(++p1)); //2printf("p1的值为：%d\n", *p1); //2printf("p1的地址为：%p\n", p1); //00000055c0bff704printf("p1++的地址为：%p\n", ++p1); //00000055c0bff708printf("p2的值为：%d\n", *p2); //4printf("--p2的值为：%d\n", *(--p2)); //3printf("p2的值为：%d\n", *p2); //3return 0;
}
举例2：请分析下面几种情况。
初始情况：
int a[5] = {10,20,30,40,50};
情况1：
int *p = a; //p开始时指向数组a的首元素 等同于 int *p = &a[0];p++; //使p指向下一元素a[1]
printf("%d\n",*p); //得到下一个元素a[1]的值，即20
情况2：
int *p = a; //p开始时指向数组a的首元素printf("%d\n",*p++); //10 分析：由于++和*同优先级，结合方向自右而左，因此它等价于*(p++)
printf("%d\n",*p); //20
拓展：
*(p++); //先取*p值，然后使p自增1
*(++p); //先使p自增1，再取*p
拓展：如果 p 当前指向 a 数组中第 i 个元素a[i]，则：
*(p--) //相当于a[i--]，先对p进行“*”运算，再使p自减
*(++p) //相当于a[++i]，先使p自加，再进行“*”运算
*(--p) //相当于a[--i]，先使p自减，再进行“*”运算
情况3：
int *p = &a[2]; //p开始时指向数组a的第3个元素
printf("%d\n",*(p--)); //30p = &a[2];
printf("%d\n",*(++p)); //40p = &a[2];
printf("%d\n",*(--p)); //20
情况3：
int *p = a; //p开始时指向数组a的首元素
printf("%d\n",++(*p)); //11/*
分析：表示p所指向的元素值加1，如果p=a, 则相当于++a[0]，若a[0]的值为10，则a[0]的值为11。
注意: 是元素a[0]的值加1，而不是指针p的值加1
*/
2.3.3 同类指针相减运算
格式：指针 - 指针
相同类型的指针允许进行减法运算，返回它们之间的距离，即相隔多少个数据单位（注意：非字节数）。高位地址减去低位地址，返回的是正值；低位地址减去高位地址，返回的是负值。
返回的值属于 ptrdiff_t 类型，这是一个带符号的整数类型别名，具体类型根据系统不同而不同。这个类型的原型定义在头文件 stddef.h 里面。
举例1：
int main() {short *ps1;short *ps2;ps1 = (short *) 0x1234;ps2 = (short *) 0x1236;ptrdiff_t dist = ps2 - ps1;printf("%d\n", dist); // 1 相差2个字节正好存放1个 short 类型的值。int *pi1;int *pi2;pi1 = (int *) 0x1234;pi2 = (int *) 0x1244;ptrdiff_t dist1 = pi2 - pi1;printf("%d\n",dist1); //4 相差16个字节正好存放4个 int 类型的值。return 0;
}
举例2：
int main() {int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};int *p1 = &arr[0];int *p2 = &arr[3];printf("p1的地址为：%d\n", p1); //497022544printf("p2的地址为：%d\n", p2); //497022556printf("p2-p1=%d\n", p2 - p1); //3 等同于 (497022556 - 497022544)/4 ==> 3return 0;
}
体会：两个指针相减，通常两个指针都是指向同一数组中的元素才有意义。结果是两个地址之差除以数组元素的长度。不相干的两个变量的地址，通常没有做减法的必要。
举例：
int main() {int i = 10;int j = 20;int *p1 = &i;int *p2 = &j;ptrdiff_t dist = p1 - p2;printf("%d\n",dist); //通常没有计算减法的必要return 0;
}
非法：同类指针相加运算
两个指针进行加法是非法的，所得结果是没有意义的。
int i = 10,j = 20;
int *p1 = &i;
int *p2 = &j;
int *p3 = p1 + p2; //非法
2.3.4 指针间的比较运算
指针之间的比较运算，比如 ==、!= 、<、 <= 、 >、 >=。比较的是各自的内存地址的大小，返回值是整数 1 （true）或 0 （false）。
举例：
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p1 = &arr[0];
int *p2 = &arr[3];printf("%d\n",p1 > p2); //0
printf("%d\n",p1 < p2); //1
printf("%d\n",p1 == p2); //0
printf("%d\n",p1 != p2); //1
练习：
int main() {int arr[] = {10, 20, 30};int *ptr;ptr = arr; //ptr指向arr首地址(第一个元素)if (ptr == arr[0]) { //错误,类型不一样printf("ok1\n");}if (ptr == &arr[0]) { // 可以printf("ok2\n"); //输出}if (ptr == arr) { //可以printf("ok3\n"); //输出}if (ptr >= &arr[1]) { //可以比较,但是返回falseprintf("ok4\n");//不会输出}if (ptr < &arr[1]) { //可以比较,返回trueprintf("ok5\n");//输出}return 0;
}
【华南理工大学2018研】若有说明：int *p，m＝5，n；，以下正确的程序段是（ ）。
A．p=&n; scanf("%d",n);B．
p=&n; scanf("%d",*p);C．
scanf("%d",&n); p=nD．
p=&n; *p=n;【答案】D
【解析】scanf语句中第二个参数应该是变量的地址，AB错误；C中p为指针变量，不可以直接把一个int型变量赋值给指针型，C错误；答案选D。
【华南理工大学2018研】若有定义：int *p，*s，c；，且各变量已正确赋值，则非法的赋值表达式是（ ）。
A．p＝s
B．c＝*s
C．*s＝&p
D．p＝&c【答案】C
【解析】C中p为指针变量，则&p表示的是指针的地址，若要赋值，则左边变量应该是一个二级指针，而*s代表的是s所指向地址的变量值，这个变量是一个int型，显然不正确。
【中央财经大学2018研】有如下说明
int a[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}, *p=a;则数值为9的表达式是（ ）。
A．*p＋9
B．*(p＋8)
C．*p += 9
D．p＋8【答案】B
【解析】A中*p＝1，*p＋9＝10，A错误。C中*p得到的是1，加9后结果是10，C错误。D中p是地址，p＋8仍然表示一个地址。因此B项正确，p＋8指向元素9，进行取值得9。
3、野指针
3.1 什么是野指针
野指针：就是指针指向的位置是不可知（随机性，不正确，没有明确限制的）。
3.2 野指针的成因
① 指针使用前未初始化
指针变量在定义时如果未初始化，其值是随机的，此时操作指针就是去访问一个不确定的地址，所以结果是不可知的。此时p就为野指针。
int main() {int *p;printf("%d\n",*p);return 0;
}
在没有给指针变量显式初始化的情况下，一系列的操作(包括修改指向内存的数据的值)也是错误的。
#include<stdio.h>
int main(){int* p; *p = 10; return 0;
}
拓展：注意如下的赋值操作也是错误的
int main() {int num = 10;int *p;p = num;return 0;
}
② 指针越界访问
#include <stdio.h>int main() {int arr[10] = {0};int *p = arr;for (int i = 0; i <= 10; i++,p++) {*p = i; //i=10时越界}return 0;
}
当i=10时，此时*p访问的内存空间不在数组有效范围内，此时*p就属于非法访问内存空间，p为野指针。
③ 指针指向已释放的空间
#include <stdio.h>int *test() {int a = 10;return &a; //&a=0x0012ff40
}int main() {int *p = test();printf("%d", *p);return 0;
}
调用test函数将返回值赋给p，test函数的返回值是局部变量a的地址。由于a只在test函数内有效，出了test函数其内存空间就被释放，也就意味着a的地址编号不存在，若将其赋值给p，导致p获取到的地址是无效的。
如果短时间内再次利用这块地址，它的值还未被改变也就是0x0012ff40还存在，p的值为0x0012ff40，*p时还是10，可以打印出。
但如果在打印之前有其他函数调用了这块地址，这块地址的名称就会发生变化，不再是0x0012ff40，打印*p时不再为10。
总之，此时p为野指针。
3.3 野指针的避免
1、指针初始化
定义指针的时候，如果没有确切的地址赋值，为指针变量赋一个 NULL 值是好的编程习惯。即
int *p = NULL;
赋为 NULL 值的指针被称为
空指针，NULL 指针是一个定义在标准库 <stdio.h>中的值为零的常量 #define NULL 0
后面如果用到指针的话再让指针指向具有实际意义的地址，然后通过指针的取值符号(*)改变其指向的内容。
练习：
#include<stdio.h>int main() {int *p = NULL; //空指针不要与未初始化的指针混淆int b = 8;p = &b; //显式赋值*p = 100;printf("%d\n", *p); //100printf("%d\b", b); //100return 0;
}
2、小心指针越界
3、避免返回局部变量的地址
4、指针指向空间释放，及时置NULL
int a = 10;
int* pa = &a;
printf("%d\n", *pa);pa = NULL; //把pa指针置成NULLprintf("%d\n",pa);
5、指针使用之前检查有效性
if (pa != NULL){//进行使用
}if (pa == NULL){//不进行使用
}
4、二级指针(多重指针)
一个指针p1记录一个变量的地址。由于指针p1也是变量，自然也有地址，那么p1变量的地址可以用另一个指针p2来记录。则p2就称为二级指针。
简单来说，二级指针即一个指针变量的值是另外一个指针变量的地址。通俗来说，二级指针就是指向指针的指针。
格式：
数据类型 **指针名;
举例1：
int a = 10;
int *pa = &a; //pa是一级指针
int **ppa = &pa; //ppa是二级指针，类型为int **
进而推理，会有int ***pppa = &ppa; 等情况，但这些情况一般不会遇到。
在上述代码基础上，
int b = 20;
ppa = &b; //报错
将 ppa（类型为 int **，即二级指针）赋值为 &b，但 &b是一个 int * 类型的指针，而不是 int ** 类型。这会导致类型不匹配的错误。
如果您想要将 ppa 指向 b，可以找一个额外的一级指针作为中介。如下操作：
int b = 20;
int *pb = &b; // 使用一级指针来指向b
ppa = &pb; // 将ppa指向pb的地址，ppa是二级指针
举例2：
int main() {int var = 3000;int *ptr = &var; // 一级指针指向 varint **pptr = &ptr; // 二级指针指向 ptrint ***ppptr = &pptr; // 三级指针指向 pptrprintf("Value of var: %d\n", var);printf("Value of ptr: %d\n", *ptr); // 解引用一次printf("Value of pptr: %d\n", **pptr); // 解引用两次printf("Value of ppptr: %d\n", ***ppptr); // 解引用三次return 0;
}
举例3：使用malloc()函数创建二维数组
malloc()函数用于动态分配堆内存，free()函数用于释放堆内存。这两个函数通常都是配合一起使用的。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {int rows, cols;// 定义二维数组的行和列printf("第一维为：");scanf("%d", &rows);printf("第二维为：");scanf("%d", &cols);int **array = (int **) malloc(sizeof(int *) * rows);//先创建第一维for (int i = 0; i < rows; i++) {//在内层循环中动态创建第二维array[i] = (int *) malloc(sizeof(int) * cols);//for (int j = 0; j < cols; j++) {array[i][j] = 1;printf("%d ", array[i][j]);}printf("\n");}free(array);return 0;
}
5、专题：指针与数组
复习：
- "
*"，也称为解引用符号，其作用与&相反。 - "
*"，后面只能跟指针(即地址)或指针变量，"&"后面跟的是普通变量(包括指针变量)。
5.1 一维数组与指针
5.1.1 指向一维数组的指针变量
所谓数组元素的指针就是数组元素的地址。可以用一个指针变量指向一个数组元素。
int a[10]={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20};
int *p; //定义p为指向整型变量的指针变量
p = &a[0]; //把a[0]元素的地址赋给指针变量p
如下几个写法是等价的：
int *p;
p = &a[0]; //千万不要写成*p = &a[0];，那就错了
int *p = &a[0];
int *p = a; //a不代表整个数组，所以这里不是将数组a赋给p。而代表数组元素a[0]的首地址。
注意：
因为数组名a保存的是数组首元素a[0]的地址，所以在scanf函数中的输入项如果是数组名，不要再加地址符&。
int main() {char arr[10];scanf("%s", arr); //arr前不应加 &puts(arr);return 0;
}
5.1.2 使用指针访问数组的元素
如果指针变量p的初值为&a[0]，则：
-
p+i和a+i就是数组元素a[i]的地址。或者说，它们指向a数组序号为i的元素。 -
*(p+i)或*(a+i)是p+i或a+i所指向的数组元素的值，即a[i]的值。
举例1：数组元素赋值、遍历
方式1：下标法
#include <stdio.h>
#define N 5int main() {int a[N];printf("请输入%d个整数：\n",N);for (int i = 0; i < N; i++)scanf("%d", &a[i]); //数组元素用数组名和下标表示for (int i = 0; i < N; i++)printf("%d ", a[i]);printf("\n");return 0;
}
方式2：
#include <stdio.h>
#define N 5int main() {int a[N];printf("请输入%d个整数：\n",N);for (int i = 0; i < N; i++)scanf("%d", &a[i]); //数组元素用数组名和下标表示for (int i = 0; i < N; i++)printf("%d ", *(a + i));printf("\n");return 0;
}
方式3：使用指针变量
#include <stdio.h>#define N 5int main() {int a[N];int *p = a;printf("请输入%d个整数：\n", N);for (int i = 0; i < N; i++)scanf("%d", p + i);for (int i = 0; i < N; i++)printf("%d ", *(p + i));printf("\n");return 0;
}
或者
#include <stdio.h>#define N 5int main() {int a[N];int *p = a;printf("请输入%d个整数：\n", N);for (int i = 0; i < N; i++)scanf("%d", p + i);for (p = a; p < (a + N); p++)printf("%d ", *p);printf("\n");return 0;
}
第(1)和第(2)种方法执行效率是相同的。C编译系统是将a[i]转换为*(a+i)处理的，即先计算元素地址。因此用第(1)和第(2)种方法找数组元素
费时较多。第(3)种方法比第(1)、第(2)种方法快，用指针变量直接指向元素，不必每次都重新计算地址，像p++这样的自加操作是比较快的。这种有规律地改变地址值(p++)能大大
提高执行效率。但第(1)方法比较直观，适合初学者。
思 考：
可以通过改变指针变量p的值指向不同的元素。如果不用p变化的方法而用数组名a变化的方法（例如，用a++）行不行呢？ （不行）
for(p = a;a < (p + N);a++)printf("%d",*a);
因为数组名a代表数组的首地址（或数组首元素的地址），它是一个指针型常量，它的值在程序运行期间是固定不变的。所以a++是无法实现的。必须将 a 的地址赋值给指针变量 p ，然后对 p 进行自增。
举例2：获取数组的最大值
#include<stdio.h>
#define N 5int main() {int a[N];int *p;p = a;printf("请输入%d个数据：\n", N);for (int i = 0; i < N; i++)scanf("%d", p + i);//获取最大值int max = *p;for (int i = 1; i < N; i++)if (max < *(p + i))max = *(p + i);printf("Max: %d\n", max);return 0;
}
5.1.3 指针带下标的使用
指向数组元素的指针变量也可以带下标，如p[i]。p[i]被处理成*(p+i)，如果p是指向一个整型数组元素a[0]，则p[i]代表a[i]。但是必须弄清楚p的当前值是什么？如果当前p指向a[3]，则p[2]并不代表a[2]，而是a[3+2]，即a[5]。
举例：
int main() {int a[5] = {10,20,30,40,50};int *p = a;//遍历数组元素for(int i = 0;i < 5;i++){printf("%d ",p[i]);}printf("\n");//注意：p++;printf("%d ",p[0]); //20return 0;
}
5.1.4 &数组名
举例1：
//复习
int main() {int arr[5] = {0};int *p = arr;printf("%p\n",p); //000000000034fa50printf("%p\n",&p); //000000000037fbd8return 0;
}
进一步思考：
printf("%p\n", arr); //000000000034fa50
printf("%p\n", &arr); //000000000034fa50
发现，数组名 和 &数组名 打印的地址是一样的。
举例2：
#include <stdio.h>int main() {int arr[5] = {0};printf("arr = %p\n", arr); //000000cade5ff750printf("&arr= %p\n", &arr); //000000cade5ff750printf("arr+1 = %p\n", arr + 1); //000000cade5ff754printf("&arr+1= %p\n", &arr + 1); //000000cade5ff764return 0;
}
&arr 理解为数组的地址，而不要理解为数组首元素a[0]的地址。
本例中 &arr 的类型是： int(*)[5] ，是一种数组指针类型。数组的地址+1，跳过整个数组的大小，所以 &arr+1 相对于 &arr 的差值是20。
【北京航空航天大学2018研】若有以下变量的声明语句：
int i = 1,a[] = {0,2,4}, *b; b = &i;则下列选项中，其结果与表达式“*(a＋1)”相等的是（ ）。
A．a[0]
B．*a＋i
C．*(a＋b)
D．*(a＋*b)【答案】D
【解析】a指向数组的首元素，因此*(a＋1) 表示取数组第二个元素的值，为2。A项，a[0]＝0，不相等；B项，*a为数组第一个元素的值为0，再加上i＝1，因此结果为1，不相等；C项，a和b都是指针，相加没有意义，错误；D项，*b的值i的值，即1，*(a＋1) 表示取数组第二个元素的值为2，相等，因此答案选D。
5.2 二维数组与指针
5.2.1 使用数组名访问
设有一个二维数组 a 定义为：
int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};
二维数组 a，可视为三个一维数组：a[0]、a[1]、a[2]；而每个一维数组又是一维数组，分别由 4 个元素组成。首先，理解如下的操作：
printf("%d\n",a[0][0]); //二维数组中元素a[0][0]的值
printf("%p\n",&a[0][0]); //二维数组中元素a[0][0]的值对应的地址
printf("%p\n",a[0]); //二维数组中a[0][0]的地址
printf("%p\n",a); //二维数组中a[0]的地址
printf("%p\n",&a); //二维数组a的地址
对应图示
举例：
| 表示形式 | 含义 | 地址 |
|---|---|---|
a |
二维数组名，指向一维数组a[0]， 即0行起始地址 |
2000 |
&a[0][0],a[0],*a |
0行0列元素地址 | 2000 |
a[0][0],*(a[0]),**a |
0行0列元素a[0][0]的值 |
1 |
&a[1],a+1 |
指向索引为1行的起始地址 | 2016 |
&a[1][0],a[1],*(a+1) |
1行0列元素a[1][0]的地址 |
2016 |
a[1][0],*(a[1]),*(*(a+1)) |
1行0列元素a[1][0]的值 |
5 |
&a[1][2],a[1]+2,*(a+1)+2 |
1行2列元素a[1][2]的地址 |
2024 |
a[1][2],*(a[1]+2),*(*(a+1)+2) |
1行2列元素a[1][2]的值 |
是元素值，7 |
总结：
&a:二维数组a的地址 a: 二维数组中a[0]的地址 a[0]:二维数组中a[0][0]的地址讨论：a[0][0]相关的 a[0][0]的地址：&a[0][0],a[0],*a, a[0][0]的值： a[0][0],*(a[0]),**a,讨论：a[1]相关的 a[1]的地址：&a[1],a + 1讨论：a[1][0]相关的 a[1][0]的地址：&a[1][0],a[1],*(a+1) a[1][0]的值：a[1][0],*a[1],*(*(a+1))讨论：a[1][2]相关的 a[1][2]的地址：&a[1][2],a[1]+2,*(a+1)+2 a[1][2]的值：a[1][2],*(a[1]+2),*(*(a+1)+2)
注意：
如果 a 是二维数组，则 a[i]代表一个数组名， a[i]并不占内存单元，也不能存放a 数组元素值。它只是一个地址。所以：a、a+i、a[i]、*(a+i)、*(a+i)+j、a[i]+j 都是地址。
获取数组元素值的三种表示形式：
1） a[i][j] 下标法
2） *(a[i]+j) 用一维数组名
3） *(*(a+i)+j) 用二维数组名
5.2.2 使用指针变量访问
设 p 是指针变量，若p 指向数组首元素，即p = a[0];，那a[i][j]的指针如何表示？
先看一个代码：
int main() {int a[3][2] = {{10, 20},{30, 40},{50, 60}};int *p;p = &a[0][0];printf("%p\n", p); //000000f2f49ff7b0printf("%p\n", p + 1); //000000f2f49ff7b4printf("%p\n", p + 2); //000000f2f49ff7b8int *q;q = a[0];printf("%p\n", q); //000000f2f49ff7b0printf("%p\n", q + 1); //000000f2f49ff7b4printf("%p\n", q + 2); //000000f2f49ff7b8int *r;r = a; //代码片段1printf("%p\n", r); //000000f2f49ff7b0printf("%p\n", r + 1); //000000f2f49ff7b4printf("%p\n", r + 2); //000000f2f49ff7b8return 0;
}
进而：
-
p+j 将指向 a[0] 数组中的元素
a[0][j]。 -
对于二维数组
a[M][N]来讲，由于 a[0]、a[1]、... 、a[M-1]等各行数组在内存中是依次连续存储，则对于 a 数组中的任一元素a[i][j]：- 地址表示：
p+i*N+j - 值表示：
*(p+i*N+j)、p[i*N+j]
- 地址表示：
注意：上述代码中，代码片段1中的赋值操作会存在类型不匹配的情况，我们在5.6节中展开说明。
举例1：
int b[4][3] = {{10, 20, 30},{40, 50, 60},{70, 80, 90},{100, 110, 120}};int *p = b[0];
则：元素 b[1][2]对应的地址/指针、元素值为：
printf("b[1][2]对应的地址/指针为：%p\n",p+1*3+2);
printf("b[1][2]对应的值为：%d\n",*(p+1*3+2));
printf("b[1][2]对应的值为：%d\n",p[1*3+2]);
举例2：用指针访问二维数组，求二维数组元素的最大值。
#include <stdio.h>#define ROWS 3
#define COLS 4int main() {int a[ROWS][COLS] = {{10, 20, 30, 40},{50, 60, 70, 80},{120, 110, 100, 90}};//方式1：
// int max = a[0][0];
// for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
// for (int j = 0; j < COLS; j++) {
// if (max < a[i][j]) {
// max = a[i][j];
// }
// }
// }//方式2：int *p = a[0];int max;for (int i = 0; i < ROWS; i++) {for (int j = 0; j < COLS; j++) {if (max < *(p + i * COLS + j)) {max = *(p + i * COLS + j);}}}printf("max=%d\n", max);//方式3：int *q, max1;for (q = a[0], max1 = *q; q < a[0] + ROWS * COLS; q++)if (max1 < *q)max1 = *q;printf("Max=%d\n", max1);return 0;
}
5.3 指针数组
5.3.1 数组指针 vs 指针数组
数组指针：
当指针变量里存放一个数组的首地址时，此指针变量称为指向数组的指针变量，简称数组指针。
数组指针是指针？还是数组？
答案是：指针。
整型指针： int * pint; 能够指向整型数据的指针。
浮点型指针： float * pf; 能够指向浮点型数据的指针。
数组指针：能够指向数组的指针。
指针数组：
数组是用来存放一系列相同类型的数据，当然数组也可以用来存放指针，这种用来存放指针的数组被称为指针数组，它要求存放在数组中指针的数据类型必须一致。
问题：指针数组是指针还是数组？
答案：是数组。是存放指针的数组。
5.3.2 指针数组的使用
格式：
数据类型 *指针数组名[大小];
举例1：
int *arr[5];
arr是一个数组，有5个元素，每个元素是一个整型指针，需要使用下标来区分。
举例2：
int main() {int a, b, c, d, e;a = 1;b = 2;c = 3;d = 4;e = 5;int *arr[] = {&a, &b, &c, &d, &e};//定义一个int类型的指针数组for(int i = 0;i < 5;i++){printf("%d ",*arr[i]);}return 0;
}
举例3：
#include <stdio.h>int main() {int line1[] = {1, 2, 3, 4}; //声明数组，矩阵的第一行int line2[] = {5, 6, 7, 8}; //声明数组，矩阵的第二行int line3[] = {9, 10, 11, 12}; //声明数组，矩阵的第三行int *p_line[3]; //声明整型指针数组p_line[0] = line1; //初始化指针数组元素p_line[1] = line2;p_line[2] = line3;printf("矩阵:\n");for (int i = 0; i < 3; i++) { //对指针数组元素循环for (int j = 0; j < 4; j++) { //对矩阵每一列循环printf("%d\t", p_line[i][j]); //或改为printf("%d\t", *(p_line[i] + j));}printf("\n");}return 0;
}
5.4 字符数组 vs 字符指针变量
一个字符串，可以使用一维字符数组表示，也可以使用字符指针来表示。
- 字符数组由若干个元素组成，每个元素放一个字符
- 字符指针变量中存放的是地址（字符串/字符数组的首地址），绝不是将字符串放到字符指针变量中。
举例1：
char str[] = "hello tom"; //使用字符数组char * pStr = "hello tom"; //使用字符指针
图示：
两种方式的对比：
对已声明好的字符数组，只能一一对各个元素赋值，不能用以下错误方法对字符数组赋值
char str[14];str[0] = 'i'; //正确str = "hello Tom"; //错误
对字符指针变量，采用如下方式赋值是可以的。
char * pStr = "hel";pStr = "hello tom"; //正确
图示：
一个字符数组，因为它有确定的内存地址，所以字符数组名是一个
常量。而定义一个字符指针变量时，它在指向某个确定的字符串数据的情况下，也可以多次重新赋值。
举例2：体会字符串字面量的不可变性
情况1：针对于整型数组、整型指针变量
int main() {int arr[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};int *p = arr;printf("%d\n", p[1]); //2p[1] = 50;printf("%d\n", p[1]); //50printf("%d\n", arr[1]); //50//int num = 30;p = #printf("%d\n",*p); //30printf("%d\n",p[0]); //30return 0;
}
情况2：针对于字符数组、字符指针变量
int main() {char arr[] = "hello";arr[1] = "m"; //运行时错误 printf("%s\n",arr);return 0;
}
因为字符串字面量存储在只读内存区域，是不可变的，不能修改其值。
拓展：
int main() {char *pStr = "hello";pStr = "hello tom"; //正确pStr[1] = 'm'; //运行时错误printf("%s\n",pStr);return 0;
}
5.5 字符串数组的表示
字符串可以使用一维字符数组或字符指针变量等两种方式表示，那么字符串数组如何表示呢？
如果一个数组的每个成员都是一个字符串，则构成了字符串数组。字符串数组有两种表示方式：① 二维字符数组 ；②字符指针数组。
举例1：
方式1：使用二维字符数组
char fruit[][7]={"Apple","Orange","Grape","Pear","Peach"}; //上一章5.6节举例4
char weekdays[7][10] = { //行数7也可以省略"Monday","Tuesday","Wednesday","Thursday","Friday","Saturday","Sunday"
};
字符串数组，一共包含7个字符串，所以第一维的长度是7。其中，最长的字符串的长度是10（含结尾的终止符 \0 ），所以第二维的长度统一设为10。
思考：数组的第二维，长度统一定为10，有点浪费空间，因为大多数成员的长度都小于10。解决方法就是把数组的第二维，从字符数组改成字符指针。
方式2：使用字符指针数组
char* weekdays[7] = { //7也可以省略 "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday", "Sunday"
};
上面的字符串数组，其实是一个一维数组，成员就是7个字符指针，每个指针指向一个字符串（字符数组）。
类似的：定义表示颜色的指针数组 colors，存储“red”、“yellow”、“blue”、“white”、“black” 5 种颜色。
char *colors[5] = {"red", "yellow", "blue", "white", "black"};
遍历字符指针数组：
for (int i = 0; i < 7; i++) {printf("%s\n", weekdays[i]);
}
举例2：
请编写程序，定义一个字符指针数组，用来存储四大名著的书名， 并通过遍历该指针数组，显示字符串信息 ， (即：定义一个指针数组，该数组的每个元素，指向的是一个字符串)
方式1：二维字符数组
int main() {char books[4][13] = {"三国演义", "西游记", "红楼梦", "水浒传"};int len = 4;for(int i = 0;i < len;i++){printf("books[%d] : %s\n",i,books[i]);}return 0;
}
方式2：字符指针数组
int main() {//定义一个指针数组，该数组的每个元素，指向的是一个字符串char *books[] = {"三国演义","西游记","红楼梦","水浒传",};//遍历int len = 4;for (int i = 0; i < len; i++) {printf("books[%d] : %s\n", i, books[i]);}return 0;
}
5.6 拓展：指向固定长度数组的指针变量
定义一个整型指针变量指向一维数组，一维数组的每个元素包含 m 个元素。
定义格式：
(*标识符)[一维数组元素个数];
例如：定义一个指针变量 p，它指向包含有 4 个元素的一维数组。
int (*p)[4];
说明：p先和*结合，说明p是一个指针变量，指向一个大小为4的整型数组。
注意：此时定义的是一个指针变量，并非是一个指针数组。(*p 必须放在括弧内，否则就变成了定义指针数组。)
由于 p 是指向有 4 个整型元素的一维数组的指针变量，因此，p+1 是将地址值加上 4*4，即指向下一个一维数组。
举例：
int a[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};
int (*q)[4];
q = a;
则：
q 为二维数组第 0 行首地址，与 a 相同；
q+1 为二维数组第 1 行首地址，与 a+1相同；
q+2 为二维数组第 2 行首地址，与 a+2相同；
*(q+i)为二维数组第 i 行第 0 列元素的地址，与*(a+i)相同；
*(q+i)+j 为二维数组第 i 行第 j 列元素的地址，与*(a+i)+j 相同；
*(*(q+i)+j) 为二维数组第 i 行第 j 列元素值，与*(*(a+i)+j)相同，即 a[i][j]。
举例：
int main() {int arr[3][4] = {{1, 2, 3, 4},{5, 6, 7, 8},{9, 10, 11, 12}};int (*q)[4];q = arr;printf("arr[0]的地址为：%p\n", arr); //0000006460dffb40printf("arr[0]的地址为：%p\n", q); //0000006460dffb40printf("arr[0][1]的地址为：%p\n", *arr + 1); //0000006460dffb44printf("arr[0][1]的地址为：%p\n", *q + 1); //0000006460dffb44printf("arr[0][1]的地址为：%p\n", arr[0] + 1); //0000006460dffb44printf("arr[0][1]的地址为：%p\n", q[0] + 1); //0000006460dffb44printf("arr[1]的地址为：%p\n", arr + 1); //0000006460dffb50printf("arr[1]的地址为：%p\n", q + 1); //0000006460dffb50printf("arr[1][0]的值为：%d\n", *(*(arr + 1))); //5printf("arr[1][0]的值为：%d\n", *(*(q + 1))); //5printf("arr[1][1]的值为：%d ", *(*(q + 1) + 1));//6//遍历arr[0]中的几个元素for (int i = 0; i < 4; i++) {printf("%d ", *(*q + i)); //输出1 2 3 4}printf("\n");return 0;
}
【华南理工大学2018研】若有以下说明：
int w[3][4]={{0,1},{2,4},{5,8}}; int (*p)[4]=w;则数值为4的表达式是（ ）。
A．*w[1]＋1
B．p++，*(p＋1)
C．w[2][2]
D．p[1][1]【答案】D
【解析】A中*w[1]表示的是数值2，则表达式的值为3，错误；B中p++表示指向二维数组第二行w[1]的地址，而*(p＋1)代表的是第三行w[2][0]元素的地址，B错误；C中表示的是数值0，答案选D。
![[极客大挑战 2019]LoveSQL（杂谈）](https://img2024.cnblogs.com/blog/3367319/202403/3367319-20240311180528888-372788116.png)
