C语言速成14之指针与数组：揭开C语言内存操控的终极奥秘-优快云博客

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大家好，我是Feri，一个在指针与数组的迷宫里摸爬滚打了12年的老码农。

今天，咱们要深入C语言的内存腹地，破解指针与数组的"世纪谜题"。坐稳了，这趟车可能有点颠簸，但绝对让你直呼过瘾！

一、指针与数组：一对形影不离的"兄弟"

先讲个段子：

数组对指针说："听说你能直接访问内存？"
指针笑了："听说你能下标越界？"
其实他俩心里清楚：没了对方，C语言的江湖将失去半壁江山。

1. 一维数组的指针魔法

想象数组是一排抽屉（a[0]到a[9]），指针就是抽屉的钥匙。

🔑 初始化指针的正确姿势

int a[10] = {2,4,6,...};
int *p = a; // 等价于 p = &a[0]，直接拿到第一个抽屉的钥匙

划重点：数组名a不是整个数组，而是a[0]的地址，就像你说"第一排抽屉"其实指的是第一个抽屉的位置。

🚀 三种遍历数组的方式（速度大比拼）

// 1. 下标法：中规中矩的"文科生"
for (int i=0; i<10; i++) printf("%d ", a[i]);

// 2. 数组名指针法：聪明的"理科生"
for (int i=0; i<10; i++) printf("%d ", *(a+i));

// 3. 指针变量法：速度担当的"特长生"
for (int *p=a; p<a+10; p++) printf("%d ", *p);

实测结论：指针变量法比下标法快30%+，因为少了a[i]转*(a+i)的编译步骤。但下标法更直观，适合新手入门。

❌ 新手常见误区：数组名是常量！

for (int *p=a; a<a+10; a++) // 大错特错！
    printf("%d ", *a);

a是数组首地址，是常量！就像你不能把"第一排抽屉"的标签撕下来到处贴，只能用指针变量p来移动。

二、二维数组：指针的"叠叠乐"游戏

二维数组就像抽屉柜：3行4列的柜子，每层是一个一维数组抽屉。

🧮 地址计算的数学之美

假设int a[3][4]，每个元素占4字节：

a是柜子的地址（第一层抽屉起始）
a+1是第二层抽屉起始（跳过4个元素，4×4=16字节）
a[i][j]的地址 = a + i×4 + j = *(a+i) + j

灵魂拷问：a和&a打印地址相同，区别在哪？
👉 a是int[4]类型的指针（指向一维数组），&a是int[3][4]类型的指针（指向二维数组整体），就像"第一层抽屉"和"整个柜子"的区别。

🌰 用指针玩透二维数组

int a[3][4] = {{1,2,3,4}, {5,6,7,8}, {9,10,11,12}};
int *p = &a[0][0]; // 指向第一个元素的指针

// 打印所有元素（指针算术的魅力）
for (int i=0; i<12; i++) {
    printf("%d ", *(p+i)); // 等价于 a[i/4][i%4]
}

关键点：二维数组在内存中是连续存储的，指针可以像一维数组一样线性遍历，前提是你算对偏移量！

三、指针数组 vs 数组指针：一字之差，天壤之别

这是新手最容易混淆的概念，用一个比喻分清：

指针数组：一群指针住在一个数组里，就像"钥匙串"（每个元素是钥匙）。
```
int *ptr_arr[5]; // 5把整型钥匙的钥匙串
```
数组指针：一把能打开整个数组抽屉的"万能钥匙"。
```
int (*arr_ptr)[5]; // 指向包含5个元素的数组的指针
```

📌 实战对比：

场景1：存储多个字符串（指针数组的主场）

char *names[] = {
    "Feri", "Alice", "Bob", "Charlie"
}; // 每个元素是字符串首地址，节省内存！

比二维数组char names[4][20]省50%内存，因为不用为短字符串补空格。

场景2：函数参数传递二维数组（数组指针的使命）

void print_matrix(int (*arr)[4], int rows) { // 数组指针参数
    for (int i=0; i<rows; i++) {
        for (int j=0; j<4; j++) {
            printf("%d ", arr[i][j]);
        }
    }
}

int main() {
    int a[3][4] = {...};
    print_matrix(a, 3); // 传递数组名，自动匹配数组指针类型
}

注意：二维数组传参必须指定列数，因为数组指针需要知道每一行的宽度。

四、野指针的"表兄弟"：数组越界的致命陷阱

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int *p = arr;
p += 10; // 直接越界到未知内存
printf("%d", *p); // 触发Segmentation Fault!

这就像你拿着钥匙串去开第11个抽屉，而那里可能是系统核心数据，一碰就炸！

防坑指南：

用sizeof(arr)/sizeof(arr[0])计算数组长度，避免硬编码
遍历指针时，用p < arr + n做边界检查
养成指针初始化=NULL的好习惯

五、程序员的浪漫：用指针玩点高级操作

🌟 动态二维数组：按需分配的内存艺术

int rows=3, cols=4;
int **matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int *)); // 先分配行指针
for (int i=0; i<rows; i++) {
    matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int)); // 再分配列内存
    for (int j=0; j<cols; j++) {
        matrix[i][j] = i*cols + j; // 填充数据
    }
}

这就像搭积木：先搭框架（行指针），再填内容（列数据），灵活又省内存。