一、指针的概念

要知道指针的概念，要先了解变量在内存中如何存储的。在存储时，内存被分为一块一块的。每一块都有一个特有的编号。而这个编号可以暂时理解为指针，就像酒店的门牌号一样。

1.1、变量和地址

先写一段简单的代码：

这段代码非常简单，就是两个变量的声明，分别赋值了 10、20。我们把内存当做一个酒店，而每个房间就是一块内存。那么“int x = 10;”和“int y = 20;”的实际含义如下：

去酒店订了两个房间，门牌号暂时用 px、py 表示

让 10 住进 px，让 20 住进 py

其中门牌号就是 px、py 就是变量的地址

x 和 y 在这里可以理解为具体的房间，房间 x 的门牌号（地址）是 px，房间 y 的门牌号（地址）是 py。而 10 和 20，通过 px、py 两个门牌，找到房间，住进 x、y。

1.2、指针变量和指针的类型

指针变量就是一个变量，它存储的内容是一个指针。如果用前面的例子，可以理解为指针变量就是一张房卡，房卡存储了房间号的信息。

在我们定义一个变量的时候，要确定它的类型。int x、char ch、float、、、在定义指针变量时也是一样的，必须确定指针类型。int 变量的指针需要用 int 类型的指针存储，float 变量的指针需要用 float 类型的指针存储。就像你只能用酒店 A 的房卡存储酒店 A 中房间号的信息一样。

二、变量的指针与指针变量

变量的指针就是变量的存储地址，指针变量就是存储指针的变量。

2.1、指针变量的定义及使用

（1）指针变量的定义

指针变量的定义形式如：数据类型 *指针名;例如：

如上面的定义，指针变量名为 x、f、ch。并不是*x、*f、*ch

（2）指针变量的使用

取地址运算符&：单目运算符&是用来取操作对象的地址。例：&i 为取变量 i 的地址。对于常量表达式、寄存器变量不能取地址（因为它们存储在存储器中，没有地址）。 指针运算符*（间接寻址符）：与&为逆运算，作用是通过操作对象的地址，获取存储的内容。例：x = &i，x 为 i 的地址，*x 则为通过 i 的地址，获取 i 的内容。

代码示例：

（3）“&”和“*”的结合方向

“&”和“*”都是右结合的。假设有变量 x = 10，则*&x 的含义是，先获取变量 x 的地址，再获取地址中的内容。因为“&”和“*”互为逆运算，所以 x = *&x。

接下来做个小练习，输入 x、y 两个整数，然后将其中的值大的赋值给 x，小的赋值给 y。即：假设输入 x = 8，y = 9。就将 9 赋值给 x，8 赋值给 y。

2.2、指针变量的初始化

指针变量与其它变量一样，在定义时可以赋值，即初始化。也可以赋值“NULL”或“0”，如果赋值“0”，此时的“0”含义并不是数字“0”，而是 NULL 的字符码值。

2.3、指针运算

（1）赋值运算

指针变量可以互相赋值，也可以赋值某个变量的地址，或者赋值一个具体的地址

指针变量的自增自减运算。指针加 1 或减 1 运算，表示指针向前或向后移动一个单元（不同类型的指针，单元长度不同）。这个在数组中非常常用。

指针变量加上或减去一个整形数。和第一条类似，具体加几就是向前移动几个单元，减几就是向后移动几个单元。

（3）关系运算

假设有指针变量 px、py。

px > py 表示 px 指向的存储地址是否大于 py 指向的地址

px == py 表示 px 和 py 是否指向同一个存储单元

px == 0 和 px != 0 表示 px 是否为空指针

三、指针与数组

之前我们可以通过下标访问数组元素，学习了指针之后，我们可以通过指针访问数组的元素。在数组中，数组名即为该数组的首地址，结合上面指针和整数的加减，我们就可以实现指针访问数组元素。

3.1、指向数组的指针

如以下语句：

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：

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：

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。

（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：

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：

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：

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：

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：

下面举一个简单的例子熟悉指针数组：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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]。

四、指针与函数

前面学习函数学到，函数参数可以为 int、char、float 等，但是在操作时，这些参数只作为形参，所有操作都只在函数体内有效（除对指针的操作外），那么今天来学习一下指针作为函数参数。

4.1、函数参数为指针

我们直接做一个练习，定义一个函数，用来交换两个变量的内容。

代码非常简单，我也就不细讲了。这里传入的参数为指针，所以调用 swap 方法后 x，y 的内容发生了交换。如果直接传入 x，y，那么交换只在 swap 中有效，在 main 中并没有交换。

4.2、函数的返回值为指针

返回值为指针的函数声明如下：

在函数调用前要声明需要对函数声明（有点编译器不需要）

除了上面的操作，更实用的是返回一个指向数组的指针，这样就实现了返回值为数组。

4.3、指向函数的指针

C 语言中，函数不能嵌套定义，也不能将函数作为参数传递。但是函数有个特性，即函数名为该函数的入口地址。我们可以定义一个指针指向该地址，将指针作为参数传递。

函数指针定义如下：

函数指针在进行“*”操作时，可以理解为执行该函数。函数指针不同与数据指针，不能进行+整数操作。

下面举个例子，来使用函数指针：

利用函数指针调用方法具体操作如下：