C/C++ 指针详解与各种指针定义

在 C/C++ 学习过程中，指针 是一大难点。很多初学者一看到 int *p[10];、int (*p)[10]; 或者 int (*f)(int); 就一脸懵。本文就从指针的基础开始，逐步过渡到各种复杂的定义，并配合示例进行解释，帮助你彻底搞懂指针。

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一、认识指针

指针是 保存地址的变量。在 C 语言中，所有对象（变量、数组、函数）在内存中都有地址。指针变量就是用来存储这些地址，并间接访问目标对象。

例如：

int a = 10;
int *p = &a; // p 保存了变量 a 的地址
printf("%d\n", *p); // 输出 10

为什么需要指针？

1. 通过指针可以访问和修改其他变量的值；

2. 指针可以用来操作数组、字符串；

3. 动态内存分配必须使用指针；

4. 指针是函数参数传递大数据的高效方式；

5. 函数指针可以实现回调和"面向接口"的设计。

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二、各种指针的定义

我们来看一些常见的指针定义。技巧：从变量名往外读，结合括号优先级。

• 一个整形数：

int a;

• 一个指向整形数的指针：

int *a;

• 一个指向指针的指针，它指向的指针指向一个整形数：

int **a;

• 一个有 10 个整形数的数组：

int a[10];

• 一个有 10 个指针的数组，每个指针指向一个整形数：

int *a[10];

• 一个指向有 10 个整形数的数组的指针：

int (*a)[10];

• 一个指向指针的指针，被指向的指针指向一个有 10 个整形数的数组：

int (**a)[10];

• 一个指向数组的指针，该数组有 10 个整形指针：

int *(*a)[10];

• 一个指向函数的指针，该函数有一个整形参数并返回一个整形数：

int (*a)(int);

• 一个有 10 个指针的数组，每个指针指向一个函数，该函数有一个整形参数并返回一个整形数：

int (*a[10])(int);

• 一个函数指针，指向的函数有两个整形参数，并且返回一个函数指针；返回的函数指针指向一个函数，该函数有一个整形参数并返回整形数：

int (*(*a)(int, int))(int);

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三、指针与数组

1.指针引用数组

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int *p = arr;   // 等价于 &arr[0]
printf("%d\n", *(p+2)); // 输出 3

2.指针和二维数组

int arr[3][4];
int (*p)[4] = arr;  // p 指向一个有 4 个元素的数组

• 数组指针 vs 指针数组

  • int (*p)[10]; → 数组指针，p 指向一个整型数组

  • int *p[10]; → 指针数组，p 是数组，里面每个元素是整型指针

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四、二维数组与指针的关系（重点）

二维数组在内存中是按行顺序存储 的，本质上可以看作"一维数组的数组"。理解这一点对于写对指针运算非常关键。下面举例说明（假设 int a[3][4] 的基地址是 2000，每个元素占 4 字节）：

表达式	含义	地址/值
a	数组名，指向第 0 行数组（a[0]）	2000
a[0] / *(a+0) / *a	第 0 行第 0 列元素地址	2000
a+1 / &a[1]	第 1 行首地址	2016
a[1] / *(a+1)	第 1 行第 0 列元素地址	2016
a[1]+2 / *(a+1)+2 / &a[1][2]	第 1 行第 2 列元素地址	2024
*(a[1]+2) / *(*(a+1)+2) / a[1][2]	第 1 行第 2 列元素的值（假设为 13）	13

🔑 规律：

• a[i] 相当于第 i 行首地址

• a[i]+j 相当于第 i 行第 j 列元素地址

• *(*(a+i)+j) 相当于 a[i][j] 的值

这个表能帮助你彻底掌握二维数组和指针的对应关系。

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五、函数指针

函数在内存中也有地址，指针可以指向函数。

int add(int x, int y) { return x + y; }
int (*pf)(int,int) = add;

printf("%d\n", pf(2,3)); // 输出 5

函数指针常用于：

• 回调函数 （如 qsort）

• 策略模式（选择不同的函数执行）

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六、qsort 与函数指针（重点）

qsort 是 C 标准库 <stdlib.h> 提供的一个快速排序函数，使用时需要 传入一个函数指针作为比较函数。

函数原型

void qsort(
    void *base,         // 待排序数组的首地址
    size_t num,         // 元素个数
    size_t size,        // 每个元素的大小（字节数）
    int (*cmp)(const void*, const void*) // 比较函数指针
);

参数说明

1. base → 待排序数组首地址

2. num → 元素个数

3. size → 每个元素大小（用 sizeof）

4. cmp → 比较函数，需要用户自己写，返回值规则：

• < 0：第一个元素在前
• = 0：相等
• >0：第一个元素在后

示例 1：排序整型数组

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 比较函数：升序
int cmpInt(const void *a, const void *b) {
    return *(int*)a - *(int*)b;
}

int main() {
    int arr[] = {42, 15, 7, 23, 4};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    qsort(arr, n, sizeof(int), cmpInt);

    for(int i=0; i<n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

输出：

4 7 15 23 42

示例 2：按字符串长度排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int cmpStrLen(const void *a, const void *b) {
    const char *s1 = *(const char**)a;
    const char *s2 = *(const char**)b;
    return strlen(s1) - strlen(s2);
}

int main() {
    const char *arr[] = {"apple", "banana", "pear", "grape"};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    qsort(arr, n, sizeof(char*), cmpStrLen);

    for(int i=0; i<n; i++) {
        printf("%s ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

输出：

pear grape apple banana

🔑 规律：

• qsort 的精髓在于"比较函数指针"

• 通过函数指针，qsort 可以对任意类型进行排序（整型、浮点型、字符串、结构体等）

• 这就是函数指针在 C 语言里"回调函数"的经典应用

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七、多级指针

• 二级指针 ：int **pp;

  常用于：

  • 动态内存分配二维数组

  • 修改指针本身的值（如 char **argv）

• 多级指针 ：int ***ppp;

  实际项目中一般用在链表、树等复杂数据结构。

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八、总结

1. 指针是存放地址的变量，是 C 语言的精华。

2. 理解指针声明的技巧：从变量名往外读，注意括号优先级。

3. 常见指针包括：

   • 指向基本类型的指针

   • 指针数组、数组指针

   • 函数指针、指针函数

   • 多级指针

4. 二维数组和指针的关系一定要通过"地址运算表"掌握，写程序时才不会乱。