指针

指针是 C 语言的灵魂，也是很多人学 C 最头疼的部分。什么 *、&、**、int (*p)[5]，看着就晕。

别怕，这篇从头到尾把指针讲透。理解了指针，后面看 C 代码就不会被那些符号吓到了。

¶指针到底是什么？

要理解指针，先要理解内存。

你可以把计算机内存想象成一排带编号的格子，每个格子能存一个字节的数据。这个编号就是内存地址：

地址:  1000    1001    1002    1003    1004    1005 ...
内容:  [    ] [    ] [    ] [    ] [    ] [    ] ...

当你声明一个变量 int a = 42;，编译器会在内存中找一块空间（比如从地址 1000 开始的 4 个字节），把 42 存进去：

地址:  1000    1001    1002    1003
内容:  [        42（占 4 字节）       ]
       ↑
       变量 a 的起始地址

指针就是一个存储内存地址的变量。普通变量存的是数据（比如 42），指针变量存的是地址（比如 1000）。

打个比方：变量是一栋房子，里面住着数据；地址是门牌号，告诉你房子在哪。指针就是一张写着门牌号的纸条。拿着纸条，你就能找到房子，读取或修改里面的东西。

¶声明与基本操作

指针的核心就两个操作符：

• &（取地址）：给一个变量，得到它的地址
• *（解引用）：给一个地址，得到那个地址里存的值

它们是一对反操作：& 从变量到地址，* 从地址到值。

运行上面的代码，你会看到地址的输出类似 0x7ffd5e8a3b2c 这样的格式。这个 0x 前缀表示十六进制数。计算机领域习惯用十六进制表示地址，因为它比十进制更紧凑，和二进制的转换也更方便。你不需要深入理解十六进制，只要知道它就是一个数字编号，代表内存中的一个位置就行。

一句话总结：int* p = &a; 让 p 指向 a，之后 *p 和 a 就是同一个东西。修改 *p 就是修改 a，读取 *p 就是读取 a。

¶为什么指针要有类型？

你可能会想：指针不就是存个地址吗，为什么还要区分 int*、char*、double*？

因为光有地址还不够，还得知道从这个地址开始读多少字节。内存就是一长串字节，地址告诉你「从哪里开始」，类型告诉你「读多长」：

• int*：从这个地址开始，读 4 个字节，按 int 方式解读
• char*：从这个地址开始，读 1 个字节，按 char 方式解读
• double*：从这个地址开始，读 8 个字节，按 double 方式解读

地址:  1000    1001    1002    1003    1004    1005    1006    1007
内容:  [                    一块连续的内存                        ]

int* p = 1000;     // *p 读 1000~1003 这 4 个字节，解读为 int
char* q = 1000;    // *q 只读 1000 这 1 个字节，解读为 char
double* r = 1000;  // *r 读 1000~1007 这 8 个字节，解读为 double

同一个地址，不同类型的指针读出来的结果完全不同。所以地址 + 类型 = 完整的数据访问信息，缺一不可。这也是后面讲指针运算时，p + 1 跳过的字节数取决于类型的原因。

关于声明写法：int* p 和 int *p 完全一样，只是风格不同。前者强调「p 的类型是 int 指针」，后者强调「*p 是一个 int」。本教程统一用 int* p 的写法。

¶NULL 指针

NULL 表示一个不指向任何有效地址的指针。就像一张空白纸条，上面没有门牌号。

直接对 NULL 指针解引用会导致程序崩溃（段错误），所以使用指针前最好先检查：

int* p = NULL;

// 直接 *p 会崩溃！使用前先检查
if (p != NULL) {
    printf("%d\n", *p);
}

¶指针传参

上一篇说过，C 语言函数是值传递，函数内修改参数不影响原变量。但有了指针就不同了。把变量的地址传进去，函数就能通过地址直接修改原变量：

tryChange(a) 传的是 a 的值（10），函数改的是副本；realChange(&a) 传的是 a 的地址，函数通过 *p 直接改了 a 本身。

这也解释了为什么 scanf("%d", &a) 要写 &a。scanf 需要知道 a 的地址，才能把读到的值存进去。

¶指针运算

指针不仅能存地址，还能做加减运算。但指针的加减和普通数字不一样，p + 1 不是地址加 1 个字节，而是跳过一个元素：

为什么 p + 1 跳一个元素而不是一个字节？因为编译器知道 p 指向的是 int（4 字节），所以 p + 1 自动跳过 4 字节到下一个 int。如果 p 是 char*，那 p + 1 就只跳 1 个字节。

类型决定了指针运算的步长，这就是声明指针时必须指定类型的原因。

¶指针与数组

在 C 语言中，数组名在大多数场景下会自动「退化」为指向第一个元素的指针。这就是为什么数组传参和指针传参效果一样：

记住两条规则：

1. arr[i] 等价于 *(arr + i)，下标访问的本质是指针运算
2. 基本类型传值（副本），数组传地址（指针）。这也是 scanf 读 %d 要加 &，读 %s 不用加 & 的原因，因为字符串是数组，本身就是地址

¶指针的数组 vs 数组的指针

这是 C 语言里最经典的「绕晕人」问题。两个长得很像的声明，含义完全不同：

int* arr[5];    // 指针的数组：一个数组，里面放了 5 个指针
int (*p)[5];    // 数组的指针：一个指针，指向一个含 5 个 int 的数组

¶指针的数组：int* arr[5]

arr 是一个数组，有 5 个元素，每个元素都是 int*（指向 int 的指针）。

怎么理解？看优先级：[] 的优先级比 * 高，所以 arr 先和 [5] 结合，变成「arr 是一个数组」；剩下的 int* 说明每个元素是 int 指针。

char* names[] 就是最典型的指针数组，数组里每个元素是一个 char*，指向一个字符串。

¶数组的指针：int (*p)[5]

p 是一个指针，它指向一个含 5 个 int 的数组。

怎么理解？() 强制 p 先和 * 结合，变成「p 是一个指针」；剩下的 int [5] 说明指向的东西是一个 int[5] 数组。

¶一句话区分

诀窍：从变量名出发，看它先和谁结合。先碰到 [] 就是数组，先碰到 * 就是指针。

¶指向指针的指针

既然指针是个变量，当然也可以有指针指向它。int** 就是「指向 int* 的指针」：

int** 最常见的两个用途：

第一个是动态二维数组。int** grid 是一个指针数组，每个 grid[i] 是一个 int* 指向一行数据。下一篇内存管理会详细讲。

第二个是在函数里修改指针本身。想在函数里修改 int，传 int*；想在函数里修改 int*，就传 int**。下面的例子用到了 malloc 和 free，它们分别用于分配和释放内存，下一篇会详细讲，这里先关注二级指针的用法：

¶小结

指针的本质就是存地址的变量。掌握这张表，指针就不可怕了：

下一篇我们来学内存管理，学习 malloc、free 这些和指针配套使用的内存操作函数。