深入浅出C语言指针：从数组到函数指针的进阶之路（中）

指针是C语言的灵魂，也是初学者最头疼的知识点。它像一把锋利的刀，用得好能大幅提升代码效率，用不好则会让程序漏洞百出。今天这篇文章，我们从数组与指针的基础关系讲起，一步步揭开指针进阶类型的神秘面纱，最后用实战案例巩固所学——保证通俗易懂，还会标注所有重点和坑点。

一、数组与指针：绕不开的基础关系

1.1 数组名的本质：不是简单的地址

很多人以为"数组名就是首元素地址"，这句话对但不完整。数组名的本质有两个例外，这是初学者最容易掉的坑！

重点结论：
  • 一般情况：数组名表示数组首元素的地址。
    例：int arr[10] = {1,2,...,10}; 中，arr 与 &arr[0] 地址相同。
  • 两个例外（必须牢记）：
    • sizeof(数组名)：数组名代表整个数组，计算整个数组的字节大小。
      例：sizeof(arr) 结果为 40（10个int，每个4字节），而非指针大小（4/8）。
    • &数组名：数组名代表整个数组，取出的是整个数组的地址（与首元素地址值相同，但偏移量不同）。
      例：&arr + 1 偏移40字节（跳过整个数组），而 arr + 1 偏移4字节（跳过一个元素）。
实战验证：
#include <stdio.h>
int main() {int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};printf("&arr[0] = %p\n", &arr[0]);  // 首元素地址printf("arr     = %p\n", arr);      // 首元素地址（等价于上一行）printf("&arr    = %p\n", &arr);     // 整个数组的地址（值相同，意义不同）// 关键差异：+1操作printf("&arr[0]+1 = %p\n", &arr[0]+1);  // 跳过1个元素（+4字节）printf("arr+1     = %p\n", arr+1);      // 跳过1个元素（+4字节）printf("&arr+1    = %p\n", &arr+1);     // 跳过整个数组（+40字节）return 0;
}
输出结果解析：

前三个地址值相同，但&arr+1会跳过整个数组（10个int，共40字节），而前两者只跳过1个元素（4字节）。这证明&arr指向的是整个数组，而非单个元素。

1.2 用指针访问数组：灵活但要谨慎

有了对数组名的理解，我们可以用指针灵活访问数组元素。核心逻辑是：数组元素的访问本质是"首地址+偏移量"。

等价关系（重点）：
  • arr[i] 等价于 *(arr + i)
  • 指针p指向首元素时，p[i] 等价于 *(p + i)
示例代码：
#include <stdio.h>
int main() {int arr[5] = {10,20,30,40,50};int* p = arr;  // p指向首元素// 两种访问方式等价printf("arr[2] = %d\n", arr[2]);      // 30printf("*(p+2) = %d\n", *(p + 2));    // 30printf("p[2] = %d\n", p[2]);          // 30（指针也支持下标）return 0;
}

1.3 一维数组传参：别被"数组形式"骗了

当数组作为参数传递给函数时，形参看似是数组，本质是指针。这也是为什么在函数内部用sizeof求不出数组长度的原因。

  • 数组传参实际传递的是首元素地址，而非整个数组。
  • 函数形参两种写法（等价）：
    void test(int arr[]); // 数组形式（本质是指针）
void test(int* arr);  // 指针形式（更直观）
易错点演示：
#include <stdio.h>
// 形参写成数组形式，本质还是指针
void test(int arr[]) {printf("函数内sizeof(arr) = %d\n", sizeof(arr));  // 4或8（指针大小）
}int main() {int arr[10] = {0};printf("主函数内sizeof(arr) = %d\n", sizeof(arr));  // 40（整个数组大小）test(arr);return 0;
}

1.4.冒泡排序（指针应用）

  • 核心：相邻元素比较交换，通过指针访问数组元素。
  • 优化版（提前终止有序数组）：
    void bubble_sort(int* arr, int sz) {for(int i=0; i<sz-1; i++) {int flag = 1; // 假设本趟有序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，无序}}if(flag) break; // 无交换，直接退出}
}

二、指针的进阶类型：从二级指针到数组指针

2.1 二级指针：指针的指针

指针变量也是变量，它的地址需要用"二级指针"存储。可以理解为：一级指针指向数据，二级指针指向一级指针。

示例图解：
int a = 10;       // 数据
int* pa = &a;     // 一级指针（指向a）
int** ppa = &pa;  // 二级指针（指向pa）
操作逻辑：
  • *ppa 等价于 pa（通过二级指针获取一级指针）
  • **ppa 等价于 *pa 等价于 a（通过二级指针获取数据）

2.2 指针数组：存放指针的数组

指针数组是数组，其元素类型是指针。比如int* arr[5]表示：一个有5个元素的数组，每个元素是int*类型的指针。

用途：存储多个同类型地址
#include <stdio.h>
int main() {int arr1[] = {1,2,3};int arr2[] = {4,5,6};int arr3[] = {7,8,9};// 指针数组存储三个一维数组的首地址int* parr[3] = {arr1, arr2, arr3};// 访问arr2的第2个元素（5）printf("%d\n", parr[1][1]);  // 等价于*(parr[1] + 1)return 0;
}

2.3 数组指针：指向数组的指针

数组指针是指针，它指向一个完整的数组。比如int (*p)[5]表示：一个指针，指向"有5个int元素的数组"。

易混淆对比（重点）：
定义本质解读
int* p[5]指针数组先与[]结合，是数组，元素为int*
int (*p)[5]数组指针先与*结合，是指针，指向int[5]数组
数组指针的用法：
#include <stdio.h>
int main() {int arr[3][5] = {{1,2,3,4,5}, {6,7,8,9,10}, {11,12,13,14,15}};int (*p)[5] = arr;  // arr是首行地址（指向第一行数组）// 访问第二行第三列元素（8）printf("%d\n", *(*(p + 1) + 2));  // 等价于p[1][2]return 0;
}

三、字符串与字符指针：藏着坑的常量

3.1 字符指针的两种用法

字符指针（char*）既可以指向单个字符，也可以指向字符串的首字符。后者更常见，但要注意常量字符串的特性。

示例：
#include <stdio.h>
int main() {// 指向单个字符char ch = 'a';char* pc = &ch;// 指向字符串首字符（重点）const char* pstr = "hello";  // "hello"是常量字符串，不可修改printf("%s\n", pstr);  // 打印整个字符串（从首字符开始直到'\0'）return 0;
}

3.2 常量字符串的存储：节省空间的小技巧

C/C++会把相同的常量字符串存储在同一块内存中，这是容易踩坑的点。

示例（面试常考）：
#include <stdio.h>
int main() {char str1[] = "hello";  // 数组：开辟新空间，存储"hello"char str2[] = "hello";  // 数组：再开辟新空间，存储"hello"const char* str3 = "hello";  // 指针：指向常量区的"hello"const char* str4 = "hello";  // 指针：指向同一块常量区空间printf("str1 == str2 ? %d\n", str1 == str2);  // 0（地址不同）printf("str3 == str4 ? %d\n", str3 == str4);  // 1（地址相同）return 0;
}
结论：
  • 用常量字符串初始化数组时，每次都会开辟新空间
  • 用常量字符串初始化字符指针时，多个指针可能指向同一块空间（节省内存）

四、二维数组传参：首行地址是关键

二维数组可以理解为"数组的数组"（每个元素是一维数组）。因此，二维数组的数组名表示首行的地址（即第一个一维数组的地址），类型是数组指针。

二维数组传参的正确方式：
#include <stdio.h>
// 形参可写成二维数组形式，或数组指针形式
void print_arr(int (*p)[5], int row, int col) {for (int i = 0; i < row; i++) {for (int j = 0; j < col; j++) {printf("%d ", p[i][j]);  // 等价于*(*(p+i)+j)}printf("\n");}
}int main() {int arr[3][5] = {{1,2,3,4,5}, {6,7,8,9,10}, {11,12,13,14,15}};print_arr(arr, 3, 5);  // 传递首行地址return 0;
}

五、函数指针：让指针指向代码

函数也有地址（函数名就是地址），用函数指针可以存储函数地址，实现更灵活的调用（比如回调函数）。

5.1 函数指针的定义与使用

定义格式：返回类型 (*指针名)(参数类型列表)
#include <stdio.h>
int add(int a, int b) {return a + b;
}int main() {// 定义函数指针，指向add函数int (*pf)(int, int) = add;  // 等价于&add// 两种调用方式printf("add(2,3) = %d\n", add(2,3));       // 直接调用printf("pf(2,3) = %d\n", pf(2,3));         // 用指针调用printf("(*pf)(2,3) = %d\n", (*pf)(2,3));   // 等价写法return 0;
}

5.2 函数指针数组与转移表：简化多分支逻辑

函数指针数组是存储函数指针的数组，适合实现"菜单-功能"类逻辑（如计算器），替代冗长的switch-case。

实战案例：用函数指针数组实现计算器
#include <stdio.h>
// 四则运算函数
int add(int a, int b) { return a + b; }
int sub(int a, int b) { return a - b; }
int mul(int a, int b) { return a * b; }
int div(int a, int b) { return a / b; }int main() {int x, y, input;// 函数指针数组（转移表）：下标1-4对应加减乘除int (*operate[5])(int, int) = {0, add, sub, mul, div};do {printf("1:加 2:减 3:乘 4:除 0:退出\n");printf("请选择:");scanf("%d", &input);if (input >= 1 && input <= 4) {printf("输入操作数:");scanf("%d %d", &x, &y);// 用数组下标调用对应函数printf("结果: %d\n", operate[input](x, y));} else if (input != 0) {printf("输入错误!\n");}} while (input != 0);return 0;
}
优势：
  • 新增功能只需添加函数并更新数组，无需修改分支逻辑
  • 代码更简洁，可读性更高

六、typedef：给复杂类型起"小名"

typedef可以为复杂类型（如指针、数组指针、函数指针）重命名，简化代码。但要注意与#define的区别。

6.1 用法示例：

#include <stdio.h>
// 重命名基本类型
typedef unsigned int uint;// 重命名指针类型
typedef int* int_ptr;// 重命名数组指针
typedef int (*arr_ptr)[5];  // 指向int[5]数组的指针// 重命名函数指针
typedef int (*calc_func)(int, int);  // 指向"int(int,int)"函数的指针int main() {uint a = 10;              // 等价于unsigned intint_ptr p1, p2;           // p1和p2都是int*（指针）arr_ptr parr;             // 等价于int (*parr)[5]calc_func pf = add;       // 等价于int (*pf)(int,int)return 0;
}

6.2 与#define的区别（易错点）：

#define是简单替换，而typedef是真正的类型重命名。

#include <stdio.h>
typedef int* int_ptr;       // 类型重命名
#define INT_PTR int*        // 宏替换int main() {int_ptr p1, p2;  // p1和p2都是int*（正确）INT_PTR p3, p4;  // 替换后为int* p3, p4; → p4是int（错误）return 0;
}

七、总结与易错点回顾

  1. 数组名的两个例外：sizeof(数组名)和&数组名表示整个数组
  2. 数组传参本质：形参是指针，需额外传递长度
  3. 指针数组vs数组指针：前者是数组（存指针），后者是指针（指向数组）
  4. 常量字符串存储：相同常量字符串可能共享内存，数组初始化则不共享
  5. 函数指针数组：适合实现多功能菜单，替代switch-case
  6. typedef与#define：typedef是类型重命名，#define是文本替换

指针虽然复杂，但只要抓住"地址"和"类型"两个核心（地址决定指向哪里，类型决定+1跳过多少字节），就能逐步掌握。多写代码验证，少死记硬背，才是学好指针的关键！

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