深入理解C语言指针-2「转载」

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三、指针与数组

3.1、指向数组的指针

如以下语句：

· int nums[10], *p;

上面语句定义了一个数组 nums，在定义时分配了 10 个连续的int 内存空间。而一个数组的首地址即为数组名nums，或者第一个元素的首地址也是数组的首地址。那么有两种方式让指针变量 p 指向数组 nums：

· //数组名即为数组的首地址

· p = nums;

· //数组第一个元素的地址也是数组的首地址

· p = &nums[0];

上面两句是等价的。

如下几个操作，用指针操作数组：

*p = 1，此操作为赋值操作，即将指针指向的存储空间赋值为 1。此时 p 指向数组 nums 的第一个元素，则此操作将 nums 第一个元素赋值为 0，即 nums[0] = 1。

p 1，此操作为指针加整数操作，即向前移动一个单元。此时 p 1 指向 nums[0]的下一个元素，即 nums[1]。通过p 整数可以移动到想要操作的元素（此整数可以为负数）。

如上面，p（p 0）指向 nums[0]、p 1 指向 nums[1]、、、类推可得，p i 指向 nums[i]，由此可以准确操作指定位置的元素。

在 p 整数的操作要考虑边界的问题，如一个数组长度为 2，p 3 的意义对于数组操作来说没有意义。

下面写一段代码，用指针访问数组的元素：

· //定义一个整形数组，并初始化

· int nums[5] = {4, 5, 3, 2, 7};

· //定义一个指针变量 p，将数组 nums 的首地址赋值给 p，也可以用&p = nums[0]赋值

· int *p = nums, i; //i 作为循环变量

· //p 指向数组第一个元素（数组首地址），我们可以直接用间接寻址符，获取第一个元素的内容

· printf('nums[0] = %d\n', *p); //输出结果为 nums[0] = 4

· //我们可以通过“p 整数”来移动指针，要先移动地址，所以 p 1 要扩起来

· printf('nums[1] = %d\n', *(p 1)); //输出结果为 nums[1] = 5

· //由上面推导出*(p i) = nums[i]，所以我们可以通过 for 循环变量元素

· for(i = 0; i < 5; i ){

· printf('nums[%d] = %d', i, *(p i));

· }

注：数组名不等价于指针变量，指针变量可以进行 p 和&操作，而这些操作对于数组名是非法的。数组名在编译时是确定的，在程序运行期间算一个常量。

3.2、字符指针与字符数组

在 C 语言中本身没有提供字符串数据类型，但是可以通过字符数组和字符指针的方式存储字符串。

（1）字符数组方式

这个在前面应该学习过，这里就不赘述了。

· char word[] = 'zack';

· printf('%s', word)；

（2）字符指针方式

指针方式操作字符串和数组操作字符串类似，可以把定义的指针看做是字符数组的数组名。在内存中存储大致如下，这里为了方便换了个字符串：

· //除了定义一个字符数组外，还可以直接定义一个字符指针存储字符串

· char *sentence = 'Do not go gentle into that good night!';

· //此时可以做字符串的操作

· //输出

· printf('%s', sentence);

· //通过下标取字符

· printf('%c', sentence[0]);

· //获取字符串长度，其中 strlen 是 string.h 库中的方法

· printf('%d', strlen(sentence));

注：字符指针方式区别于字符数组方式，字符数组不能通过数组名自增操作，但是字符指针是指针，可以自增操作。自增自减少会实现什么效果大家可以自己尝试运行一下

下面做个小练习，利用字符指针将字符数组 sentence 中的内容复制到字符数组 word 中：

· //定义字符数组 sentence 和 word，给 sentence 赋初值

· char sentence[] = 'Do not go gentle into that good night!', word[100];

· //定义字符指针，指向 word

· char *ch = word;

· int i;

· //循环赋值

· for(i = 0; sentence[i] != '\0'; i ){

· *(ch i) = sentence[i];

· }

· //在当 i 等于 sentence 的长度（sentence 的长度不包含'\0'）时，

· //i 继续自增，此时判断 sentence[0] != '\0'不符合，跳出循环，则 i 比 sentence 长度大 1

· *(ch i) = '\0';

· //输出字符串，因为 ch 指向 word，所以输出结果是一样的

· printf('ch = %s, word = %s', ch, word);

注：指针变量必须初始化一个有效值才能使用

3.3、多级指针及指针数组

（1）多级指针

指针变量作为一个变量也有自己的存储地址，而指向指针变量的存储地址就被称为指针的指针，即二级指针。依次叠加，就形成了多级指针。我们先看看二级指针，它们关系如下：

其中 p 为一级指针，pp 为二级指针。二级指针定义形式如下：

· 数据类型 **二级指针名;

和指针变量的定义类似，由于*是右结合的，所以*pp 相当于*(*p)。在本次定义中，二级指针的变量名为 pp，而不是**p。多级指针的定义就是定义时使用多个“*”号。下面用一个小程序给大家举例：

· //定义普通变量和指针变量

· int *pi, i = 10;

· //定义二级指针变量

· int **ppi;

· //给指针变量赋初值

· pi = &i;

· //给二级指针变量赋初值

· ppi = π

· //我们可以直接用二级指针做普通指针的操作

· //获取 i 的内容

· printf('i = %d', **ppi);

· //获取 i 的地址

· printf('i 的地址为%d', *ppi);

注：在初始化二级指针 ppi 时，不能直接 ppi = &&i，因为&i 获取的是一个具体的数值，而具体数字是没有指针的。

（2）指针数组

指针变量和普通变量一样，也能组成数组，指针数组的具体定义如下：

· 数据类型 *数组名[指针数组长度];

下面举一个简单的例子熟悉指针数组：

· //定义一个数组

· int nums[5] = {2, 3, 4, 5, 2}, i;

· //定义一个指针数组

· int *p[5];

· //定义一个二级指针

· int **pp;

· //循环给指针数组赋值

· for(i = 0; i < 5; i ){

· p[i] = &nums[i];

· }

· //将指针数组的首地址赋值给 pp，数组 p 的数组名作为 p 的首地址，也作为 p 中第一个元素的地址。

· //数组存放的内容为普通变量，则数组名为变量的指针；数组存放的内容为指针，则数组名为指针的指针。

· pp = p;

· //利用二级指针 pp 输出数组元素

· for(i = 0; i < 5; i ){

· //pp == &p[0] == &&nums[0]，nums[0] == *p[0] == **pp

· printf('%d', **pp);

·

· //指针变量 整数的操作，即移动指针至下一个单元

· pp ;

· }

3.4、指针与多维数组

讲多维数组是个麻烦的事，因为多维数组和二维数组没有本质的区别，但是复杂度倒是高了许多。这里我主要还是用二维数组来举例，但是还是会给大家分析多维数组和指针的关系。

（1）多维数组的地址

先用一个简单的数组来举例：

· int nums[2][2] = {

· {1, 2},

· {2, 3}

· };

我们可以从两个维度来分析：

先是第一个维度，将数组当成一种数据类型 x，那么二维数组就可以当成一个元素为 x 的一维数组。

如上面的例子，将数组看成数据类型 x，那么 nums 就有两个元素。nums[0]和 nums[1]。

我们取 nums[0]分析。将 nums[0]看做一个整体，作为一个名称可以用 x1 替换。则 x1[0]就是 nums[0][0]，其值为 1。

我们知道数组名即为数组首地址，上面的二维数组有两个维度。首先我们把按照上面 1 来理解，那么 nums 就是一个数组，则nums 就作为这个数组的首地址。第二个维度还是取 nums[0]，我们把 nums[0]作为一个名称，其中有两个元素。我们可以尝试以下语句：

· printf('%d', nums[0]);

此语句的输出结果为一个指针，在实验过后，发现就是 nums[0][0]的地址。即数组第一个元素的地址。

如果再多一个维度，我们可以把二维数组看做一种数据类型 y，而三维数组就是一个变量为 y 的一维数组。而数组的地址我们要先确定是在哪个维度，再将数组某些维度看成一个整体，作为名称，此名称就是该维度的地址（这里有些绕）。

例：

· //假设已初始化，二维数组数据类型设为 x，一维数组数据类型设为 y

· int nums[2][2][2];

· //此数组首地址为该数组名称

· printf('此数组首地址为%d', nums);

· //此数组可以看做存储了两个 x 类型元素的一维数组，则 nums[0] = x1 的地址为

· printf('第二个维度的首地址为%d', nums[0]);

· //而 x1 可以看做存储了两个 y 类型元素的一维数组，则 y1 = x1[0] = nums[0][0]

· printf('第三个维度的首地址为%d', nums[0][0]);

三维数组实际存储形式如下：

实际存储内容的为最内层维度，且为连续的。对于 a 来说，其个跨度为 4 个单元；对 a[0]来说，其跨度为 2 个单元；对 a[0][0]来说，跨度为一个单元。有上面还可以得出：

· a == a[0] == a[0][0] == &a[0][0][0];

上面的等式只是数值上相等，性质不同。

（2）多维数组的指针

在学习指针与数组的时候，我们可以如下表示一个数组：

· int nums[5] = {2, 4, 5, 6, 7};

· int *p = nums;

在前面讲指针数组时，所有指针数组元素都指向一个数字，那么我们现在可以尝试用指针数组的每个元素指向一个数组：

· //定义一个二维数组

· int nums[2][2] = {

· {1, 2},

· {2, 3}

· };

· //此时 nums[0]、和 nums[1]各为一个数组

· int *p[2] = {nums[0], nums[1]};

· //我们可以用指针数组 p 操作一个二维数组

· //p 为数组 p 的首地址，p[0] = nums[0] = *p，**p = nums[0][0]

· printf('nums[0][0] = %d', **p);

· //指针 整数形式，p 1 移动到 nums 的地址，*(p 1) = nums[1]，则**(p 1) = nums[1][0]

· printf('nums[1][0] = %d', **(p 1));

· //先*p = nums[0]，再*p 1 = &nums[0][1]，最后获取内容*(*p 1)即为 nums[0][1]

· printf('nums[0][1] = %d', *(*p 1));

这里可能不能理解为什么*p 1 = &nums[0][1]，而不是 nums[1]。*p 获得的是一个一维数组，而 int 数组 1 的跨度只有 4 个字节，也就是一个单元。前面 p 是一维数组的指针，其跨度为一个数组。所以*p 1 = &nums[0][1]，而 p 1 = nums[1]。