4.3 指针

本篇学习地址、解引用、指针运算、空指针和 `void *` 的基础规则，并能用指针操作数组和外部变量。

指针

概念说明

指针本质上是保存地址的变量。通过指针，程序可以间接访问另一块内存中的数据，这也是 C 语言能高效操作数组、字符串和动态内存的关键原因。

理解指针时，最好分清三件事：

变量自己的值。
变量的地址。
指针里保存的地址。

这三者混在一起时，很多指针题看起来就会很乱。一旦把它们拆开理解，指针其实只是“先拿地址，再通过地址访问数据”的过程。

语法/规则

取地址运算符是 &，解引用运算符是 *。
指针定义形式是 类型 *指针名;，例如 int *p;。
指针类型应和目标对象类型匹配，否则解引用结果可能错误。
空指针通常写作 NULL，在使用前应先判断是否为空。
void * 可以保存任意对象地址，但在解引用前通常需要先转换成具体类型。
指针加减法的步长由它指向的数据类型决定，例如 int *p 每次 p + 1 会跨过一个 int。
指针运算和比较应尽量限定在同一数组或同一对象范围内，超出范围会非常危险。

示例

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#include <stdio.h>

void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main(void) {
    int x = 3;
    int y = 8;
    int nums[3] = {10, 20, 30};
    int *p = nums;

    swap(&x, &y);

    printf("x = %d\n", x);
    printf("y = %d\n", y);
    printf("second = %d\n", *(p + 1));
    return 0;
}

输出结果：

1
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3
x = 8
y = 3
second = 20

这个例子既展示了“通过指针修改外部变量”，也展示了“数组名退化为指针后可参与指针运算”的常见用法。

常见错误

指针变量声明了却没有初始化，就直接解引用使用。
取地址和解引用混淆，例如该写 &x 时写成了 x。
以为所有指针都能随意强转后正常使用，忽略了类型、对齐和对象真实布局的风险。
free 之后继续使用旧指针，或者返回了已经失效局部对象的地址。
指针运算超出了原有数组边界，却还把结果当成合法地址继续访问。