由浅入深带你精通C语言指针！（第一期）

原创已于 2025-09-21 13:54:09 修改 · 1.4k 阅读

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于 2025-09-19 16:50:38 首次发布

6.2.3 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

引言

相信对不少同学来说，指针就像C语言学习道路上的大BOSS，初次遇到它，一定会被各种引用解引用的操作弄的晕头转向，我在初学的时候，也是费了好大的劲才逐渐掌握指针的各种知识点。如果你现在正被指针的概念和用法所困扰的话，恭喜你，来对地方了，本文将由浅入深带你精通C语言指针！

1. 内存和地址

在引入指针的概念之前，我们要先了解计算机的内存和地址

我们知道计算机CPU（中央处理器）在处理数据的时候，需要的数据是在内存中读取的，处理后的数据也会放回内存中，那我们买电脑的时候，电脑上内存是8GB/16GB/32GB等，那这些内存空间如何⾼效的管理呢？其实就是把内存划分为⼀个个的内存单元，每个内存单元的⼤⼩取1个字节。

计算机中常⻅的存储单位

bit（⽐特位） 1byte（字节）=8bit 1KB=1024byte· 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 1PB=1024TB

每个内存单元也都有⼀个编号，有了这个内存单元的编号，CPU就可以快速找到⼀个内存空间。

在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语⾔中给地址起了新的名字叫：指针。

所以我们可以理解为： 内存单元的编号==地址==指针

2. 指针变量和地址

2.1 取地址操作符（&）

在C语⾔中创建变量其实就是向内存申请空间，比如：

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
     int a = 10;
     return 0;
 }

上述的代码就是创建了整型变量a，内存中申请4个字节，⽤于存放整数10，其中每个字节都有地址。

那我们如何能得到a的地址呢？这⾥就得学习⼀个操作符(&)-取地址操作符

 #include <stdio.h>
 int main(){
     int a = 10;
     &a;//取出a的地址
     printf("%p\n", &a);
     return 0;
}

&a取出的是a所占4个字节中地址较⼩的字节的地址。虽然整型变量占⽤4个字节，我们只要知道了第⼀个字节地址，顺藤摸⽠访问到4个字节的数据也是可⾏的。

2.2 指针变量和解引⽤操作符（*）

2.2.1 指针变量

那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，⽐如：0x006FFD70，这个数值有时候也是需要存储起来，⽅便后期再使⽤的，那我们把这样的地址值存放在哪⾥呢？答案是：指针变量中。

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
    int a = 10;
    int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中
    return 0;
 }

这⾥pa左边写的是int* ， * 是在说明pa是指针变量，⽽前⾯的 int 是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。

2.2.2 解引⽤操作符

保存一个地址，就有使用的时候，那怎么使用呢？这时候我们就要学习⼀个操作符叫解引⽤操作符(*)

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int a = 100;
    int* pa = &a;
    *pa = 0;
    return 0;
 }

上⾯代码中第6⾏就使⽤了解引⽤操作符， *pa 的意思就是通过pa中存放的地址，找到指向的空间， *pa其实就是a变量了；所以*pa=0，这个操作符是把a改成了0. 有同学肯定在想，这⾥如果⽬的就是把a改成0的话，写成 a = 0; 不就完了，为啥⾮要使⽤指针呢？其实这⾥是把a的修改交给了pa来操作，这样对a的修改，就多了⼀种的途径，写代码就会更加灵活，后期慢慢就能理解了。

2.2.3 指针变量的⼤⼩

32位平台下地址是32个bit位，指针变量⼤⼩是4个字节。

64位平台下地址是64个bit位，指针变量⼤⼩是8个字节。

注意指针变量的⼤⼩和类型是⽆关的，只要指针类型的变量，在相同的平台下，⼤⼩都是相同的。

这里我直接放出结论，大家简单记一下就行了，如果想知道指针变量为什么是这个⼤⼩，可以自行了解CPU是怎样访问内存中的某个字节空间的。

3. 指针变量类型的意义

指针变量的⼤⼩和类型⽆关，只要是指针变量，在同⼀个平台下，⼤⼩都是⼀样的，为什么还要有各种各样的指针类型呢？其实指针类型是有特殊意义的，我们接下来继续学习。

3.1 指针的解引⽤

对⽐下⾯2段代码，主要在调试时观察内存的变化。

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int n = 0x11223344;
    int *pi = &n; 
    *pi = 0;   
    return 0;
 }

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int n = 0x11223344;
    char *pc = (char*)&n; // int*类型强制类型转换为char*
    *pc = 0;   
    return 0;
 }

调试我们可以看到，代码1会将n的4个字节全部改为0，但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0。

结论：指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多⼤的权限（⼀次能操作⼏个字节）。

⽐如： char* 的指针解引⽤就只能访问⼀个字节，⽽ int* 的指针的解引⽤就能访问四个字节。

3.2 指针+-整数

先看⼀段代码，调试观察地址的变化。

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
    int n = 10;
    char *pc = (char*)&n;
    int *pi = &n;
    printf("%p\n", &n);
    printf("%p\n", pc);
    printf("%p\n", pc+1);
    printf("%p\n", pi);
    printf("%p\n", pi+1);
    return  0;
 }

我们可以看出， char* 类型的指针变量+1跳过1个字节，int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。这就是指针变量的类型差异带来的变化。

结论：指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）。

3.3 void* 指针

在指针类型中有⼀种特殊的类型是void*在指针类型中有⼀种特殊的类型是针），这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。但是也有局限性，void*类型的指针不能直接进⾏指针的+-整数和解引⽤的运算。

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int a = 10;
    void* pa = &a;
    void* pc = &a;
    *pa = 10;
    *pc = 0;
    return 0;
 }

这⾥我们可以看到，void*类型的指针可以接收不同类型的地址，但是⽆法直接进⾏指针运算。

那么void*类型的指针到底有什么⽤呢？

void*类型的指针是使⽤在函数参数的部分，⽤来接收不同类型数据的地址，这样的设计可以实现泛型编程的效果。使得⼀个函数来处理多种类型的数据。这里我们先不展开讲解，大家有个了解就行。

4. const修饰指针

4.1 const修饰变量

变量是可以修改的，如果把变量的地址交给⼀个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作⽤。

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int m = 0;
    m = 20;//m是可以修改的
    const int n = 0;
    n = 20;//n是不能被修改的
    return 0;
 }

上述代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就⾏修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。

但是如果我们绕过n，使⽤n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则。

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    const int n = 0;
    printf("n = %d\n", n);
    int*p = &n;
    *p = 20;
    printf("n = %d\n", n);
    return 0;
}

我们可以看到这⾥⼀个确实修改了，但是我们还是要思考⼀下，为什么n要被const修饰呢？就是为了不能被修改，如果p拿到n的地址就能修改n，这样就打破了const的限制，这是不合理的，所以应该让 p拿到n的地址也不能修改n，那接下来怎么做呢？

4.2 const修饰指针变量

修饰指针变量分为三种情况，如下：

#include<stdio.h>
int main(){
    int n = 10;
    int* const p = &n;//1
    int const *p = &n;//2
    int const *const p = &n;//3
    return 0;
}

const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本⾝，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。

const如果放在*的左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本⾝的内容可变。

const如果放在*的两边，那么指针变量本⾝的内容和指针指向的内容都不可变。

5. 指针运算

指针的基本运算有三种，分别是：

• 指针+-整数

• 指针-指针

• 指针的关系运算

指针+指针实际上也是可以的，但是这样操作没有任何意义，所以不算在基本运算内。

5.1 指针+-整数

这里以数组为例

#include <stdio.h>
 
int main()
 {
     int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
     int *p = &arr[0];
     int i = 0;
     int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
     for(i=0; i<sz; i++)
     {
          printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数
     }
     return 0;
     }

通过*（p+i）的操作就可以访问数组中的所有元素，其实*（p+i）就等价于arr[i]。

5.2 指针-指针

指针-指针一般可以用来获取两个指针之间元素个数，比如下面的代码：

#include <stdio.h>
 int my_strlen(char *s)
 {
    char *p = s;
    while(*p != '\0' )
    p++;
    return p-s;
 }
 int main()
 {
    printf("%d\n", my_strlen("abc"));
    return 0;
 }

5.3 指针的关系运算

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    int *p = &arr[0];
    int i = 0;
    int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    while(p<arr+sz) 
//指针的⼤⼩⽐较，数组名存的就是首元素的地址
    {
       printf("%d ", *p);
       p++;
    }
    return 0;
 }

p存了数组首元素地址，arr+sz就是数组尾元素地址的再后一位地址。通过指针的⼤⼩⽐较，输出arr数组中的所有元素。

6. 野指针

概念：野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）

6.1 野指针成因

1. 指针未初始化

#include <stdio.h>
 int main()
 {        
    int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
    *p = 20;
    return 0;
 }

2. 指针越界访问

#include <stdio.h>
 int main()
 {
    int arr[10] = {0};
    int *p = &arr[0];
    int i = 0;
    for(i=0; i<=11; i++)
    {//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
         *(p++) = i;
    }
    return 0
 }

3. 指针指向的空间释放

 #include <stdio.h>
 int* test()
 {
    int n = 100;
    return &n;
 }
 int main()
 {
    int*p = test();
//c语言中，函数运行结束后，其申请的内存空间会还给操作系统，这里*p就是非法访问
    printf("%d\n", *p);
    return 0;
 }

6.2 如何规避野指针

6.2.1 指针初始化

如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值NULL。 NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错。

6.2.2 ⼩⼼指针越界

⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。

6.2.3 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问，同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL。我们可以把野指针想象成野狗，野狗放任不管是⾮常危险的，所以我们可以找⼀棵树把野狗拴起来，就相对安全了，给指针变量及时赋值为NULL，其实就类似把野狗栓前来，就是把野指针暂时管理起来。不过野狗即使拴起来我们也要绕着⾛，不能去挑逗野狗，有点危险；对于指针也是，在使⽤之前，我们也要判断是否为NULL，看看是不是被拴起来起来的野狗，如果是不能直接使⽤，如果不是我们再去使⽤。

6.2.4 避免返回局部变量的地址

7. assert断⾔

assert.h 头⽂件定义了宏 assert() ，⽤于在运⾏时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断⾔”。

 assert(p != NULL);

上⾯代码在程序运⾏到这⼀⾏语句时，验证变量p 是否等于 NULL ，如果确实不等于 NULL 继续运⾏，否则就会终⽌运⾏，并且给出报错信息提⽰。

程序assert() 宏接受⼀个表达式作为参数。如果该表达式为真（返回值⾮零），assert() 不会产⽣任何作⽤，程序继续运⾏。如果该表达式为假（返回值为零），assert() 就会报错，在标准错误流 stderr 中写⼊⼀条错误信息，显⽰没有通过的表达式，以及包含这个表达式的⽂件名和⾏号。

assert() 的使⽤对程序员是⾮常友好的，使⽤ assert() 有⼏个好处：它不仅能⾃动标识⽂件和出问题的⾏号，还有⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题，不需要再做断⾔，就在 #include 语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG 。

#define NDEBUG
#include <assert.h>

然后，重新编译程序，编译器就会禁⽤⽂件中所有的assert() 语句。如果程序⼜出现问题，可以移除这条#define NDBUG 指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启⽤了assert() 语句。

assert() 的缺点是，因为引⼊了额外的检查，增加了程序的运⾏时间。

⼀般我们可以在 Debug 中使⽤，在Release 版本中选择禁⽤ assert 就⾏，在 VS 这样的集成开发环境中，在Release 版本中，直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题，在Release版本不影响⽤⼾使⽤时程序的效率。

8. 指针的使⽤和传址调⽤

8.1 strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串⻓度，统计的是字符串中\0 之前的字符的个数。

 int my_strlen(const char * str)
 {
    int count = 0;
    assert(str);
    while(*str)
    {
       count++;
       str++;
    }
    return count;
 }
int main()
 {
    int len = my_strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len);
    return 0;
 }

8.2 传值调⽤和传址调⽤

学习指针的⽬的是使⽤指针解决问题，那什么问题，⾮指针不可呢？

例如：写⼀个函数，交换两个整型变量的值

⼀番思考后，我们可能写出这样的代码：

void Swap1(int x, int y)
 {
    int tmp = x;
    x = y;
    y = tmp;
 }

但是这段代码其实不能实现交换两个整型变量的值的功能。

原来：实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实参。所以Swap是失败的了。这种调⽤函数的⽅式我们在学函数的时候应该了解过，这种叫传值调⽤。

我们现在要解决的就是当调⽤Swap函数的时候，Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b，直接将a和b的值交换了。那么就可以使⽤指针了，在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数，Swap 函数⾥边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
void Swap1(int* p1, int* p2)
{
    int tmp = 0;
    tmp = *p1;
    *p1 = *p2;
    *p2 = tmp;
}
int main()
{
    int a = 0;
    int b = 0;
    scanf("%d %d", &a, &b);
    printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
    Swap1(&a, &b);
    printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
    return 0;
}