【C语言指针揭秘-1：从“改不了”到“改得了”的跃迁！

原创已于 2025-08-01 11:33:01 修改 · 741 阅读

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#c语言 #学习 #笔记

于 2025-08-01 11:31:37 首次发布

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学C语言时，你是否遇到过这样的困惑？👇

void swap_wrong(int a, int b) { // 传值
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    // 期望交换a和b，但...
}

int main() {
    int x = 5, y = 10;
    printf("交换前: x=%d, y=%d\n", x, y); // 输出: 5, 10
    swap_wrong(x, y);
    printf("交换后: x=%d, y=%d\n", x, y); // 输出: 5, 10！❌ 没变！
    return 0;
}

明明逻辑没问题，为什么 x 和 y 的值没有改变？问题出在哪里？——答案是：你没有真正理解“值传递”与“内存地址”的关系。

今天，我们就从这个经典案例出发，深入剖析 内存地址、变量存储、传值机制，并引出 C 语言的灵魂概念——指针（Pointer）。

🧠 计算机是如何访问数据的？先搞懂内存地址

要理解这个问题，我们必须从计算机的底层机制说起：内存（RAM）是如何组织和访问数据的？

🔲 内存就像一个巨大的“储物柜”

你可以把内存想象成一个由无数小格子组成的巨大储物柜：

每个格子大小为 1 字节（Byte）
每个格子都有一个唯一的编号，这个编号就是 内存地址（Memory Address）
地址通常用十六进制表示，如：0x7FFC2A4D

这些地址是计算机定位数据的“坐标”。没有地址，程序就无法找到它需要的数据。

💾 变量是如何存储的？

当你在程序中定义一个变量，比如

int num = 10;

系统就会在内存中分配一块足够存放 int 类型的空间（通常是 4 字节），然后把值 10 存进去。假设这块空间的起始地址是 0x1A2B3C4D，那么我们就说：

变量 num 的值存储在地址 0x1A2B3C4D 处。

🔍 回到 swap_wrong：为什么交换失败？

现在我们来分析 swap_wrong 函数失败的根本原因。

🔄 函数调用时发生了什么？

当你调用 swap_wrong(x, y) 时：

系统为函数 swap_wrong 创建一个新的栈帧（Stack Frame）
在这个栈帧中，新建两个局部变量 a 和 b
将 x 和 y 的值分别复制给 a 和 b

也就是说：

a 是 x 的副本，但它有自己的内存地址
b 是 y 的副本，也有自己的内存地址

我们可以用代码验证这一点：

void swap_wrong(int a, int b) {
    printf("在函数内:\n");
    printf("  x的地址（通过&a）: %p\n", (void*)&a);
    printf("  y的地址（通过&b）: %p\n", (void*)&b);
    // 交换 a 和 b
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int x = 5, y = 10;
    printf("主函数中:\n");
    printf("  x的地址: %p\n", (void*)&x);
    printf("  y的地址: %p\n", (void*)&y);
    swap_wrong(x, y);
    return 0;
}

🚫 所以问题就在这里：

函数内部交换的是 a 和 b 的值，而 x 和 y 的值根本没有被修改。
你交换的是“副本”，不是“本人”！

这就是 C 语言中 “传值调用（Pass by Value）” 的本质：传递的是值的拷贝，而不是变量本身。

✅ 解决方案：使用指针，直接操作内存地址

既然问题出在“无法修改原变量”，那我们就要想办法 直接访问和修改 x 和 y 所在的内存位置。

这就引出了 C 语言的核心利器——指针（Pointer）。

🧭 什么是指针？

指针是一个变量，它的值是另一个变量的内存地址。

你可以把它理解为“指向某个内存位置的箭头”。

定义指针的方式：

int *p;  // p 是一个指向 int 类型变量的指针

获取地址并赋值给指针：

int num = 10;
int *p = &num;  // p 存储的是 num 的地址

通过指针访问或修改值（解引用）：

printf("%d\n", *p);  // 输出 10 —— *p 表示“p 所指向的值”
*p = 20;             // 修改 num 的值为 20

✅ 正确的交换函数：使用指针实现

现在，我们用指针重写 swap 函数：

void swap_correct(int *a, int *b) { // 参数是指针，接收地址
    int temp = *a;     // 取 a 指向的值
    *a = *b;           // 将 b 指向的值赋给 a 指向的位置
    *b = temp;         // 将 temp 赋给 b 指向的位置
}

int main() {
    int x = 5, y = 10;
    
    printf("交换前: x=%d, y=%d\n", x, y); // 输出: 5, 10
    swap_correct(&x, &y);                 // 传入 x 和 y 的地址
    printf("交换后: x=%d, y=%d\n", x, y); // 输出: 10, 5 ✅ 成功！

    return 0;
}

🔍 关键点解析：

swap_correct(&x, &y)：传递的是 x 和 y 的地址
函数参数 int *a, int *b：接收的是指向 int 的指针
*a 和 *b：通过解引用，直接读写 x 和 y 所在的内存

这样，函数就能真正修改原始变量的值了！

📌 总结：指针的本质与意义

概念	说明
内存地址	每个字节都有唯一编号，是数据的“物理位置”
变量	是内存地址的“别名”，方便程序员使用
传值调用	函数参数是值的拷贝，无法修改原变量
指针	存储内存地址的变量，通过 `*` 解引用可读写目标数据
传址调用	通过传递地址，让函数能直接操作原始数据