C语言指针

目录

深入理解指针（精华笔记）

一、内存与地址的本质

编址与地址总线

二、指针基础概念与运算符

指针的定义与使用

指针变量的大小

三、指针类型与意义

四、const修饰指针的用法

五、指针运算的本质

常见的指针运算

六、数组名的本质与数组传参

数组名本质

数组传参本质

七、冒泡排序与数组指针应用实例

冒泡排序算法（优化版本）

八、高级指针：二级指针与指针数组

二级指针

指针数组

九、指针数组模拟二维数组

十、指针安全（野指针与assert断言）

野指针产生原因与规避方式

断言（assert）应用

十一、传值调用与传址调用

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深入理解指针（精华笔记）

一、内存与地址的本质

• 内存：计算机内存划分为多个单元，每个单元大小为1个字节（byte）。
• 地址：每个内存单元都有一个编号，即地址（类似宿舍门牌号）。

编址与地址总线

• 计算机硬件通过地址总线实现编址：
  • 32位机器 → 32根地址线 → 地址长度4字节（32bit）
  • 64位机器 → 64根地址线 → 地址长度8字节（64bit）
• CPU通过地址总线与数据总线访问内存数据。

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二、指针基础概念与运算符

指针的定义与使用

• 取地址运算符（&）

  int a = 10;
  int *pa = &a; // 指针变量pa存储a的地址
  

• 解引用运算符（*）

  • 通过地址访问或修改数据

  *pa = 20; // 修改a为20
  

指针变量的大小

• 指针大小由地址线宽度决定：
  • 32位平台：4字节
  • 64位平台：8字节
• 与指针所指类型无关，同平台下指针变量大小相同。

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三、指针类型与意义

• 指针类型决定：

  • 解引用权限（访问字节数）：
    • char* 一次访问1字节
    • int* 一次访问4字节
  • 指针算术运算的步长（±整数运算）：
    • char* 类型指针+1：地址+1字节
    • int* 类型指针+1：地址+4字节

• 泛型指针（void）*

  • 能指向任意类型数据
  • 不能直接解引用，不能指针±整数运算
  • 常用于泛型函数参数

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四、const修饰指针的用法

写法	含义
const int *p	指针指向的内容不可改，指针可改
int *const p	指针本身地址不可改，内容可改
const int *const p	指针本身及指向内容都不可改

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五、指针运算的本质

常见的指针运算

• 指针 ± 整数
  • 常用于遍历数组

  *(p+i) 等价于 p[i]
  

• 指针 - 指针
  • 常用于求元素间距离，如字符串长度

  strlen实现: return p - s;
  

• 指针关系运算
  • 比较指针地址，常用于遍历数组判断结束

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六、数组名的本质与数组传参

数组名本质

• 数组名本质是数组首元素地址，但有两个例外：
  • sizeof(数组名)：表示整个数组大小
  • &数组名：取出的是整个数组的地址，&数组名+1 会跳过整个数组大小
• 其余任何地方，数组名都表示首元素地址

数组传参本质

• 一维数组传参本质上传递的是首元素地址
• 形参可以写作数组形式或指针形式：

void func(int arr[]) // 等价于 int *arr

• 函数内部无法直接获取数组元素个数，需额外传入元素个数。

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七、冒泡排序与数组指针应用实例

冒泡排序算法（优化版本）

void bubble_sort(int arr[], int sz) {for(int i=0; i<sz-1; i++) {int flag = 1; // 假设已排序for(int j=0; j<sz-i-1; j++) {if(arr[j] > arr[j+1]) {int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j+1]; arr[j+1] = tmp;flag = 0; //发生交换，非排序状态}}if(flag) break; // 无交换则停止排序}
}

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八、高级指针：二级指针与指针数组

二级指针

• 指针变量的地址存放在另一个指针中形成二级指针：

int a = 10;
int *pa = &a;
int **ppa = &pa;

• 二级指针解引用：
  • *ppa → 得到pa（一级指针）
  • **ppa → 得到a（原数据）

指针数组

• 存放多个指针的数组：

int a=1, b=2, c=3;
int* parr[] = {&a, &b, &c};

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九、指针数组模拟二维数组

• 指针数组元素可指向多个一维数组：

int arr1[] = {1,2,3};
int arr2[] = {4,5,6};
int *parr[] = {arr1, arr2};for(int i=0; i<2; i++) {for(int j=0; j<3; j++)printf("%d ", parr[i][j]);
}

• 内存不连续，模拟二维数组访问模式。

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十、指针安全（野指针与assert断言）

野指针产生原因与规避方式

• 原因：
  • 指针未初始化
  • 指针越界访问
  • 访问已释放空间的指针
• 规避：
  • 初始化指针为NULL
  • 使用前检查有效性（断言）
  • 避免返回局部变量地址

断言（assert）应用

• 检查运行时条件

assert(p != NULL);

• 调试时开启，发布时禁用（#define NDEBUG禁用）

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十一、传值调用与传址调用

• 传值调用：修改形参不影响实参（值拷贝）
• 传址调用：函数形参接收实参地址，间接修改实参本身

void Swap(int *x, int *y) {int tmp = *x; *x = *y; *y = tmp;
}