C语言：指针详解【图解 + 练习】

前言

        指针其实是我们学习C语言中最难的知识点，很多人在学习指针的时候会被绕晕，包括博主也是，当初百思不得其解，脑袋都要冒烟了，本来打算在学习指针的时候就写一篇博客，但是当初自己的能力还是没有办法去完成这个壮举，但今时不同往日，如今也算是一名精通C语言的学生了，所以前来编写一篇关于指针的博客。

        本篇博客会让你对指针和数组的了解更深一步，你会发现其实数组和指针并没有什么区别，你也会知道数组指针其实存的就是数组的地址，而数组的地址是比里面元素的地址还要高一级的指针，这里我只会讲解一级数组指针，毕竟指针是可以无限套娃的，讲一个就理解多个了！

        如有表达不清晰或错误，请大家在评论区帮我指正，让我们的学习可以更加完善，而博主也会不断的来更新和修改！

学习目标

• 首先要搞懂什么是取地址( & )，什么是解引用( * )，以及指针的加法
• 学习一级指针，二级指针
• 搞懂 数组指针和指针数组、一维、二维数组名、二维数组的行、&数组名

一、理解取地址&、解引用*和指针的加法

        取地址很好理解，就是对一个变量取出它的地址；然后我们要用指针类型来接收这个地址，所以既然指针可以接收地址，那就说明指针就是地址！

        而指针最重要的其实就是解引用和指针的加法，这篇博客会让你理解什么是解引用和指针的加法：深入理解：指针变量的解引用 与 加法运算-CSDN博客

二、快速学习一级指针和二级指针

1. 一级指针

一级指针：其实存的就是非指针变量的地址，可以是各种非指针类型的地址

        而一级指针也是一个变量，变量一定占空间，有空间就要有地址，所以一级指针也是有地址的，千万不能认为一级指针没有地址！！！

    char c = '2';
    char *pc = &c;            //存char变量的地址
    
    short s = 1;
    short *ps = &s;           //存short变量的地址
    
    int i = 3;
    int *pi = &i;             //存int变量的地址
    
    double d = 4.5;
    double *pd = &d;          //存double变量的地址
    
    float f = 5.6f;
    float *pf = &f;           //存float变量的地址
    
//无符号等基本数据类型

    struct List l;
    struct List *plist = &l;  //存结构体stuct 变量的地址
    
    union All all; 
    union All *pall = &all;     //存联合体union变量的地址

enum、位段等自定义类型

这里面没有涉及对数组的取地址，因为比较特殊，会放在这里讲：🔗

2. 二级指针

二级指针：对一级指针取地址，可以是各种指针类型的地址

所以二级指针就是存放一级指针的地址的指针变量，那同理二级指针也是有地址的，这样就可以实现无限套娃，三级指针、四级指针、n级指针；

    char c;
    char *pc = &c;            
    char **ppc = &pc;

    short s;
    short *ps = &s;          
    short **pps = &ps;
    
    int i;
    int *pi = &i;             
    int **ppi = π
    
    double d;
    double *pd = &d;          
    double **ppd = &pd;
    
    float f;
    float *pf = &f;           
    float **ppf = &pf;
    
//无符号等基本数据类型

    struct List l;
    struct List *plist = &l; 
    struct List **pplist = &plist;
    
    union All all;
    union All *pall = &all;   
    union All **ppall = &pall;
    
//enum、位段等自定义类型    

三、指针数组

1. 指针数组的介绍

        我们先来学习指针数组的原因就是比数组指针好理解，并且数组名和二维数组的行都是和数组指针有关系的。

        那什么是指针数组呢？

        指针数组，顾名思义：是一个数组，数组元素都是指针类型的，说白了，指针数组就是存放地址的数组。

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int *arr[5] = {arr, arr + 1, arr + 2, arr + 3, arr + 4};

        既然有二级指针、三级指针、四级指针等等，就一定会有一级指针数组、二级指针数组和三级指针数组等等，后面的数组指针也是一个道理，所以我们在这里就仅仅讲解一级指针数组；

int **arr[5];    //二级整型指针数组
char ***ch[5];   //三级字符型指针数组

2. 指针数组的计算

        我们另外一篇文章知道了解引用是根据指针的数据类型（除*之外）来访问字节的；所以直接看下面的例题：

温馨提示：第三个printf语句需要了解大小端字节序才可以解决问题

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[5] = {1,40000,3,4,5};
    int *parr[5] = {arr, arr + 1, arr + 2, arr + 3, arr + 4};
    printf("%d\n", **parr);
    printf("%d\n", **(parr + 1));
    printf("%d\n", *parr[1]);
    printf("%d\n", *(char*)parr[1]);
    return 0;
}

第一个printf

首先 **parr ，先看parr 这是一个数组名，是首元素的地址，也就是arr的地址，那parr的数据类型就是int*，*parr解引用是根据 int* 来的，也就是拿出一个指针类型大小的字节（指针类型在32位机器下是4字节，在64位机器下是8字节），取出了arr，那**parr 本质上就是*arr，arr是首元素地址，类型是int*，那*arr解引用就是根据int来的，拿出了一个int类型的大小，4字节，所以**parr = 1；

图解如下：

第二个printf 

同理，这里就是用到了指针+整数，parr的数据类型是int **，那parr + 1，是根据int *来加 的，也就是往后移动一个指针类型的大小，后面的过程都跟第一个相同

图解如下：

第三个printf

就是典型的用下标访问数组元素，但是在这里你就会发现 *(parr + 1) 和 parr[1]是等效的，那我们就可以使用指针的方式和数组下标一起来访问数组元素，因为这是等价的；

图解如下：

第四个printf

这里就涉及到一个强制类型转换，也就会导致我们解引用的时候取出来的字节数是改变的；

具体结果和大小端有关

大端字节序：低地址存放高数字位

小端字节序：低地址存放低数字位

        这里我们能快速地找到parr[1]是arr + 1 这个地址，然后被强制转换为char*类型，这也就表明了解引用的时候，只能取出char类型的字节，1字节。然而这里涉及一个大小端的问题，解引用的时候是从低地址开始解引用，一个字节一个字节取，所以经过char*强转取出来了只有地址最低的一个字节，也就是40；转换为十进制就是64；这是基于小端字节序的结果：

图解如下：

大端字节序的结果为：9c = 156

四、数组名和指针

        终于到了我们的数组名和指针这里了，这里会将数组名和数组指针一起对比着来讲解，大家最好要知道啥是数组指针就行，数组指针就是一个指向整个数组的指针。知道这些我们就开始学习吧！

1. 数组名

我们都知道 数组名表示的是数组首元素的地址，但是有两个特例表示的是整个数组的地址

表示整个数组的地址

• &数组名
• sizeof(数组名)

这里想讲解一下 &arr，仅仅是一维数组的数组名

int arr[5] = {1,2,3,4,5};

        首先我们知道&arr是整个数组的地址，也就是其数据类型必须是这样： int (*) [5]；这也就证实了其实&数组名的本质就是一个数组指针。

        那怎样来理解这个类型呢？

        首先我们要让编译器 &arr 知道是整个数组的地址，那就必须让编译器知道有几个数组元素，所以我们会加上[ ]，这里大家简单理解一下就行。最后我们只需要知道，&arr表示的是整个数组的地址就行。

接下来看一下下面的题：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[5] = {1,2,3,4,5};
    printf("%p\n", &arr);
    printf("%p\n", arr);
    return 0;
}

运行的结果是什么呢？整个数组的地址是啥样的呢？

        我们惊喜地发现，整个数组的地址居然和数组首元素的地址是一样的，那是真的一样吗？继续看下面的代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[5] = {1,2,3,4,5};
    printf("%p\n", arr);
    printf("%p\n", arr + 1);

    printf("%p\n", &arr);    
    printf("%p\n", &arr + 1);
    return 0;
}

        我们会发现&arr + 1，跳过了20个字节，也就是5个元素的大小

        所以虽然整个数组的地址和数组首元素的地址是一样的，但是加一之后移动的字节是不同的，本质上是因为数据类型的不同导致的。

        arr的数据类型：int * ，&arr的数据类型是 int(*)[5]

2. 二维数组名

二维数组名，同样也适用于对数组名的规则；

先说结论：二维数组的数组名 == 二维数组第一行的地址

下面代表的运行结果是什么呢？

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[2][2] = {{1,2},{3,4}};
    printf("arr: %p\n", arr);
    printf("arr + 1: %p\n", arr + 1);
    return 0;
}

        结果是移动了8个字节，也就是两个int类型的大小啊，两个int类型的大小不就是第一行吗？所以通过这个现象可以知道，二维数组的首元素是整个第一行，所以二维数组的数组名就是整个第一行的地址啊！

3. 二维数组的行

二维数组的行：是表示该行这个一维数组的数组名，是该行首元素的地址

        讲解二维数组的行之前

        大家先想一下一维数组的每个元素是什么？

        通过一维数组能不能推出二维数组的每个元素是什么呢？

int arr[2][2] = {{1,2},{3,4}};

        不难想出，二维数组的每个元素其实就是每一行的一维数组，因为上面也隐含了二维数组的数组名是第一行的地址，而数组名又是首元素的地址，那就侧面印证了二维数组其实就是一维数组的数组。但是这跟我们的行有什么关系呢？接下来就是要学习的知识了

        大家先理清一下思路，二维数组的行是什么？二维数组的行就是第一个方括号[ ]，而我们要访问一个一维数组元素的时候，是这样访问的：

int a[5] = {1,2,3,4,5};
a[1] = 8;

访问二维数组的第一行的元素，是这样访问的：

int arr[2][2] = {{1,2},{3,4}};
arr[0][1] = 8;

它们之间的共同之处： 都要用数组名+下标引用

一维数组：arr + [1]

二维数组：arr[0] + [1]

所以我们会发现二维数组的行，其实就相当于一维数组的数组名！既然二维数组的行相当于一维数组的数组名了，那就是首元素的地址，arr[0] == &arr[0][0]！

我们学完这些，根本上来说二维数组就可以相当于一级数组指针的数组了！

数组和指针拓展知识

• a[ i ] = *( a + i )
• b[ x ][ y ] = *( b[ x ] + y ) = *( *( b + x ) + y )

五、数组指针

终于来到数组指针了！！！！

数组指针，顾名思义：是一种指向数组的指针

我们只讨论一级数组指针，多级数组指针大家有兴趣可以私信我

        我们来思考这样一个问题，既然一个指针是可以指向整个数组的，并且指针是存放地址的变量，那数组指针是如何做到指向整个数组的呢？

        其实不难理解，我只要存放整个数组的地址就可以了呀，那如何存放数组的地址呢？别忘了&数组名代表的就是整个数组的地址哦！而&数组名中的数组名是首元素地址，但是对首元素地址取地址，那不就相当于一个二级指针了吗？既然这样，数组指针就相当于一个二级指针，那二维数组名，实际上也相当于一个二级指针，这也是为什么数组指针和二维数组名拿元素要解引用两次的原因！

        但是解引用要涉及到数据类型，那数组的数据类型又是什么呢？

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int (*parr) [5] = &arr;

        提到这里就不得不拓展一个知识点，int arr[5]是一个数组，那这个数组的类型是什么呢？大多数人都没有去研究过吧，我们不妨可以通过以往的经验来看

        比如 int a 的 a是一个变量名，a 的类型是 int ，double d 的 d是一个变量名，类型是double；那int arr[ 5 ]的变量名是什么呢？没有变量名，一定有数组名！所以数组名是arr，那数据类型是int [5] ；这表示这个变量arr是一个数组类型，是一个有5个int类型的数组。

        因为解引用和加法是涉及到类型的问题，所以我们必须要明白数组指针的数据类型是什么，虽然我上面说了数组指针是相当于二级指针的，但是仅仅是为了让我们来理解 解引用2次的原因。

        那到底数组指针的数据类型到底是什么呢？

        首先依旧是拿出数组名parr，剩下的就是数据类型：int (*) [5]，这个的意思就是为一个数组的指针类型，但是这里还有数组元素的个数，只有知道元素个数，解引用的时候才知道拿出来多少字节，加的时候才知道移动多少字节。

        *表示这是一个指针，int 表示 元素类型，而[5]表示有多少个元素；

对于加法：数组指针移动的是整个数组的大小；

对于解引用：作者目前没有搞懂深层，但是有一种方法简单易懂：

        因为parr 是 &arr，那 *parr 就是 *&arr， * 和 & 相互抵消了，就是arr，这样我们也就是可以理解为啥是指针降级了。

        所以*parr == arr，那对*parr的解引用或者是加法，就是对arr来的。

六、总结

        其实我们对指针和数组这里的考点基本都是在解引用和指针➕整数这里出题，因为对于学C的大家，这里算是难题了，它往往可以伴随着强制类型转换，隐式类型转换和大小端字节序等多方面出题，但是万变不离其宗，你只要弄清是啥数据类型就OK，仔细画图就一目了然了。

        最后给大家推荐一下我的C语言刷选择题的专栏，这里是我在牛客网上精选出来的题，里面有我的个人解析，如有错误，请大家指正，有不懂的不会的可以私信哦！

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