C语言指针及其主要应用详解

"指针"是C语言中非常重要的一个特性，但我在第一次学习指针时感到非常难以理解，不光概念很抽象，也不知道学习它有什么用，这篇文章我会用我的理解讲述"指针"及其主要应用。

一.指针是什么？

指针就是存储内存地址的变量。让我们用一个生动的比喻：

把计算机内存想象成一个巨大的旅馆，每个房间都有唯一的门牌号（内存地址），而指针就是记录这些门牌号的便签

int *p;     // 指向整数的指针
char *c;    // 指向字符的指针  
float *f;   // 指向浮点数的指针

二.两个关键运算符

1.取地址运算符&

获取变量的内存地址

2.解引用运算符*

int main() {
    int num = 10;
    int *p = #     // p存储num的地址
    
    printf("num的值: %d\n", num);      // 输出: 10
    printf("num的地址: %p\n", &num);   // 输出地址(eg:000000000065FE44)
    printf("指针p的值: %p\n", p);      // 输出地址（与&num相同）
    printf("通过p访问的值: %d\n", *p); // 输出: 10
    
    return 0;
}

三.指针与数组的紧密关系

int arr[3] = {10, 20, 30};

注意：数组名在大多数情况下会自动转换为指向首元素的指针

printf("arr:      %p\n", arr);        // 数组首元素地址
printf("&arr[0]:  %p\n", &arr[0]);    // 第一个元素的地址

// 输出结果：arr和&arr[0]的值相同

但要注意它们的类型不同

• arr 的类型是 int[3] (数组类型)
• &arr[0]的类型是int*(整型指针)

指针如何访问数组元素

int arr[3] = {10, 20, 30};
int *p = arr;  // p指向数组首元素

printf("%d\n", arr[1]);   // 20
printf("%d\n", *(p+1));   // 20  
printf("%d\n", p[1]);     // 20

我在学习时遇到的一些困惑

1.指针存储的是整个数组 吗？

不是，int p = arr;不是把整个数组赋给p,而是把数组的首元素的地址赋给指针p（再学习数组时有讲到，但我在第一次看到这行代码的时候混淆了，所以提一下）

2.为什么p[1]能输出第二个元素？

这是由于 指针的算术运算，在指针中 p[1]等价于 *(p+1)，即p[1]不是访问p指向的内容，而是访问"从p开始第1个位置"的内容

详细分解：

• p+1：指针向前移动1个int大小的距离（通常时4个字节）
• *（p+1）:取那个地址的值
• 得到arr[1]的值：20

四.为什么需要指针？

1.函数参数传递 - 修改原值

在调用函数时，函数内部为形参，在函数内部的操作并不会影响实参

//修改分数

#include <stdio.h>

// 错误：无法修改原值
void addScore_wrong(int score) {
    score += 10;
}

// 正确：使用指针修改原值
void addScore_correct(int *score) {
    *score += 10;
}

int main() {
    int myScore = 80;
    
    printf("原始分数: %d\n", myScore);
    
    addScore_wrong(myScore);
    printf("错误方法后: %d (没变化!)\n", myScore);
    
    addScore_correct(&myScore);
    printf("正确方法后: %d (加了10分!)\n", myScore);
    
    return 0;
}

//输出：
//原始分数：80
//错误方法后：80（没变化）
//正确方法后：90（加了10分）

2.返回多个值

在调用函数时，如果仅仅使用return返回值，那么只能返回一个值，但利用指针，可以返回多个值

//计算长方形的面积和周长
#include <stdio.h>

// 通过指针返回多个值
void calculateRectangle(int length, int width, int *area, int *perimeter) {
    *area = length * width;        // 面积
    *perimeter = 2 * (length + width); // 周长
}

int main() {
    int len = 5, wid = 3;
    int area, perimeter;
    
    calculateRectangle(len, wid, &area, &perimeter);
    
    printf("长方形: 长=%d, 宽=%d\n", len, wid);
    printf("面积: %d\n", area);
    printf("周长: %d\n", perimeter);
    
    return 0;
}

//输出
//长方形：长=5，宽=3
//面积：15
//周长：16

在后续的学习中我会进行补充