C语言|指针的应用
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加油哦~各位！
一、指针的本质
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定义：指针是一种变量，专门用于存储内存地址，其大小通常为 4 字节（32 位系统）或 8 字节（64 位系统）
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核心价值：
- 直接操作内存，提升程序执行效率
- 实现函数多值返回
- 为动态内存分配提供支持
- 实现数据结构（链表、树等）
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声明方式：
数据类型 *指针变量名int *p; // 声明一个指向int类型的指针p char *str; // 声明一个指向char类型的指针str
二、指针与地址的关系
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取地址运算符（&）：获取变量的内存地址
int a = 10; int *p = &a; // 将变量a的地址赋值给指针p -
解引用运算符（*）：通过地址访问变量的值
printf("%d", *p); // 输出指针p所指向的变量值，即10 *p = 20; // 修改指针p所指向的变量值 -
NULL 指针：不指向任何有效内存的指针
int *p = NULL; // 初始化空指针 if (p == NULL) { // 判断指针是否为空// 处理空指针情况 }
三、指针与变量的结合使用
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指针变量的初始化
int a = 5; int *p1; // 未初始化的指针（野指针，危险！） int *p2 = &a; // 正确初始化，指向变量a int *p3 = NULL; // 初始化为空指针 -
指针的运算
- 指针 ± 整数：移动指针指向的位置
int arr[5] = {1,2,3,4,5}; int *p = arr; p++; // 指针向后移动一个int类型的大小（通常4字节）- 指针 - 指针：计算两个指针之间的元素个数
int len = &arr[4] - &arr[0]; // 结果为4（元素个数差） -
多级指针：指向指针的指针
int a = 10; int *p = &a; // 一级指针 int **pp = &p; // 二级指针 printf("%d", **pp); // 输出10
四、指针与数组的关系
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数组名的特性：数组名代表数组首元素的地址（常量指针）
int arr[5] = {1,2,3,4,5}; printf("%p", arr); // 输出数组首元素地址 printf("%p", &arr[0]); // 与上面输出相同 -
指针访问数组元素
// 以下两种方式等价 arr[2] = 10; *(arr + 2) = 10; -
数组指针（指向数组的指针）
int (*p)[5]; // 指向包含5个int元素的数组的指针 int arr[5] = {1,2,3,4,5}; p = &arr; // p指向整个数组 -
指针数组（元素为指针的数组）
int *p[5]; // 包含5个int*指针的数组 int a = 1, b = 2, c = 3; p[0] = &a; p[1] = &b; p[2] = &c;
五、指针与函数的关系
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函数参数传递
- 值传递：函数内部修改不影响外部变量
- 指针传递：函数内部可修改外部变量
void swap(int *x, int *y) {int temp = *x;*x = *y;*y = temp; }// 调用方式 int a = 3, b = 5; swap(&a, &b); // a和b的值会被交换 -
函数返回指针
int *createArray(int size) {int *arr = malloc(size * sizeof(int));return arr; // 返回动态分配内存的指针 } -
函数指针（指向函数的指针）
int add(int a, int b) {return a + b; }int (*funcPtr)(int, int); // 声明函数指针 funcPtr = add; // 函数指针指向add函数 int result = funcPtr(3, 5); // 调用函数，结果为8
六、指针与字符串
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字符串的两种表示形式
char str1[] = "hello"; // 字符数组 char *str2 = "world"; // 字符串常量指针 -
指针操作字符串
char *str = "hello"; while (*str != '\0') {printf("%c", *str);str++; // 移动指针访问下一个字符 } -
字符串处理函数与指针
#include <string.h>char *src = "hello"; char dest[20]; strcpy(dest, src); // 字符串复制 int len = strlen(src); // 获取字符串长度
七、动态内存分配与指针
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malloc 函数：分配指定字节数的内存
int *p = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); // 分配5个int的内存 if (p == NULL) {// 内存分配失败处理 } -
calloc 函数：分配内存并初始化为 0
int *p = (int*)calloc(5, sizeof(int)); // 分配5个int并初始化为0 -
realloc 函数：重新调整已分配内存的大小
p = (int*)realloc(p, 10 * sizeof(int)); // 将内存调整为10个int -
free 函数：释放动态分配的内存
free(p); // 释放内存 p = NULL; // 避免野指针
八、指针使用的常见错误
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野指针：未初始化的指针或指向已释放内存的指针
int *p; // 野指针，危险！ *p = 10; // 未定义行为 -
空指针解引用：对 NULL 指针使用解引用运算符
int *p = NULL; *p = 5; // 程序崩溃 -
内存泄漏：动态分配的内存未释放
int *p = (int*)malloc(sizeof(int)); // 忘记调用free(p)，导致内存泄漏 -
指针越界：访问超出数组范围的内存
int arr[5]; int *p = arr; p[10] = 3; // 越界访问，可能导致程序崩溃
九、指针的实际应用场景
- 高效处理大型数据：避免数据拷贝，直接传递地址
- 实现数据结构：链表、树、图等都依赖指针实现
- 函数回调机制：通过函数指针实现事件处理
- 动态数据结构：根据需要动态分配和释放内存
- 操作硬件设备：直接访问特定内存地址控制硬件