C语言数组与指针示例

李绍熹2025-12-14 9:40

本文是基于arrays_pointers.c的C语言数组与指针示例文档，全面介绍了数组和指针的核心概念与应用。文档涵盖文件概述、核心结构分析、关键概念详解（一维数组声明与访问、指针基础操作、指针算术运算、二维数组应用）、代码执行流程及预期输出结果，并提供了详细的编译与执行指南。此外，文档补充了动态内存分配、指针与字符串处理、指针数组、指向指针的指针等高级示例，帮助读者深入理解数组与指针的工作原理。同时，文档还总结了数组越界、指针初始化、内存管理等关键编码注意事项，为C语言学习者提供了实用的参考资料，便于快速掌握数组与指针的使用方法。

1. 文件概述

  • 文件名: arrays_pointers.c
  • 类型: C语言源文件
  • 功能: 演示C语言中数组和指针的基本概念及用法
  • 依赖: 标准C库（stdio.h）

2. 核心结构

2.1 头文件包含

c 复制代码 
#include <stdio.h>  // 引入标准输入输出库

2.2 主函数（程序入口）

主函数是程序的入口点，它演示了数组和指针的各种操作并输出结果。

c 复制代码 
int main() {
    // 数组声明与初始化
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 数组遍历与输出
    printf("数组元素: ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    // 指针示例
    int *ptr = numbers; // 指向数组首元素的指针
    
    // 通过指针访问数组
    printf("通过指针访问数组: ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", *(ptr + i));
    }
    printf("\n");
    
    // 指针算术
    printf("首元素地址: %p\n", ptr);
    printf("第二个元素地址: %p\n", ptr + 1);
    printf("首元素值: %d\n", *ptr);
    printf("第二个元素值: %d\n", *(ptr + 1));
    
    // 指针增量
    printf("指针增量遍历: ");
    ptr = numbers; // 重置指针
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", *ptr);
        ptr++; // 指针向后移动一个元素
    }
    printf("\n");
    
    // 二维数组示例
    int matrix[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    printf("二维数组元素: \n");
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    
    return 0;
}

3. 关键概念与实现

3.1 一维数组的声明与初始化

数组是一组具有相同类型的元素的集合，可以通过索引访问各个元素。

c 复制代码 
// 声明并初始化一维整数数组
int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};

// 计算数组大小
int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);

// 通过下标访问数组元素
printf("%d ", numbers[i]);

注意 : sizeof(numbers) 返回整个数组的字节大小，sizeof(numbers[0]) 返回单个元素的字节大小。两者相除得到数组的元素个数，这种方法适用于静态数组。

3.2 指针基本概念

指针是一个变量，用于存储内存地址。在C语言中，数组名本质上是一个指向数组首元素的常量指针。

c 复制代码 
// 声明指向整数的指针
int *ptr;

// 指针初始化（指向数组首元素）
ptr = numbers;

// 通过指针访问数组元素
printf("%d ", *(ptr + i));

说明 : *(ptr + i) 等价于 ptr[i]，两者都可以用来访问数组元素。

3.3 指针算术运算

指针算术是指对指针进行加减运算，运算结果取决于指针所指向的数据类型。

c 复制代码 
// 指针地址运算 - 移动到下一个元素的地址
printf("首元素地址: %p\n", ptr);
printf("第二个元素地址: %p\n", ptr + 1);

// 指针值访问 - 获取当前指针指向的元素值
printf("首元素值: %d\n", *ptr);
printf("第二个元素值: %d\n", *(ptr + 1));

// 指针增量操作 - 指针向后移动一个元素
ptr++;

注意 : 对于 int *ptr，ptr + 1 会将指针地址增加 sizeof(int) 字节（通常为4字节），而不是简单地增加1字节。

3.4 二维数组的声明与初始化

二维数组是数组的数组，可以看作是一个表格或矩阵。

c 复制代码 
// 声明并初始化二维整数数组
int matrix[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};

// 通过下标访问元素
printf("%d ", matrix[i][j]);

说明 : matrix[2][3] 表示一个2行3列的二维数组，其中 i 表示行索引，j 表示列索引。

4. 代码流程

  1. 引入头文件
  2. 声明并初始化一维数组 numbers
  3. 计算数组大小
  4. 使用循环通过数组下标遍历并输出数组元素
  5. 声明指针并指向数组首元素
  6. 使用循环通过指针访问并输出数组元素
  7. 演示指针算术运算（地址和值）
  8. 使用指针增量遍历并输出数组元素
  9. 声明并初始化二维数组 matrix
  10. 使用嵌套循环遍历并输出二维数组元素
  11. 程序结束

5. 输出结果

复制代码 
数组元素: 1 2 3 4 5
通过指针访问数组: 1 2 3 4 5
首元素地址: 0061FF1C  // 地址值会根据系统和运行环境有所不同
第二个元素地址: 0061FF20  // 通常比首元素地址大4字节
首元素值: 1
第二个元素值: 2
指针增量遍历: 1 2 3 4 5
二维数组元素: 
1 2 3
4 5 6

注意: 输出中的地址值会根据系统和运行环境有所不同。

6. 编译和执行

编译命令

bash 复制代码 
gcc arrays_pointers.c -o arrays_pointers -fexec-charset=gbk

执行方式

  • Windows : .\arrays_pointers.exe
  • Linux/macOS : ./arrays_pointers

7. 补充代码示例

7.1 动态内存分配与指针

使用 malloc 和 free 函数进行动态内存分配和释放。

c 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int size = 5;
    
    // 动态分配内存
    int *dynamic_array = (int *)malloc(size * sizeof(int));
    
    if (dynamic_array == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }
    
    // 初始化动态数组
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamic_array[i] = i + 1;
    }
    
    // 输出动态数组
    printf("动态数组元素: ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", dynamic_array[i]);
    }
    printf("\n");
    
    // 释放内存
    free(dynamic_array);
    
    return 0;
}

7.2 指针与字符串

在C语言中，字符串是字符数组的一种特殊形式，通常使用指针来处理。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    // 字符串声明与初始化
    char str[] = "Hello, World!";
    char *ptr = str;
    
    // 通过指针遍历字符串
    printf("字符串内容: ");
    while (*ptr != '\0') {
        printf("%c", *ptr);
        ptr++;
    }
    printf("\n");
    
    // 字符串长度计算
    ptr = str;
    int length = 0;
    while (*ptr != '\0') {
        length++;
        ptr++;
    }
    printf("字符串长度: %d\n", length);
    
    return 0;
}

7.3 指针数组

指针数组是一个数组，其元素是指针。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    // 指针数组声明与初始化
    char *names[] = {
        "Alice",
        "Bob",
        "Charlie",
        "David"
    };
    
    int num_names = sizeof(names) / sizeof(names[0]);
    
    // 输出指针数组内容
    printf("指针数组内容: \n");
    for (int i = 0; i < num_names; i++) {
        printf("%s\n", names[i]);
    }
    
    return 0;
}

7.4 指向指针的指针

指向指针的指针（双重指针）是一个指针，其指向的内容也是一个指针。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    int value = 100;
    int *ptr = &value;
    int **pptr = &ptr;
    
    printf("value = %d\n", value);
    printf("*ptr = %d\n", *ptr);
    printf("**pptr = %d\n", **pptr);
    
    printf("&value = %p\n", &value);
    printf("ptr = %p\n", ptr);
    printf("*pptr = %p\n", *pptr);
    
    return 0;
}

8. 总结

arrays_pointers.c文件演示了C语言中数组和指针的基本概念和用法，包括：

  • 一维数组的声明、初始化和访问
  • 指针的基本概念、声明和初始化
  • 指针算术运算（地址运算、值访问、增量操作）
  • 二维数组的声明、初始化和访问
  • 数组与指针的关系

通过这些示例，可以更好地理解C语言中数组和指针的工作原理和使用方法。

9. 编码注意事项

  1. 数组越界访问: 在访问数组元素时，要确保索引值在有效范围内，避免数组越界导致的程序崩溃或数据损坏。

  2. 指针初始化: 使用指针前必须确保指针已经初始化，否则可能导致访问无效内存地址。

  3. 动态内存管理 : 使用 malloc 或 calloc 分配的内存，必须使用 free 函数及时释放，避免内存泄漏。

  4. 指针算术: 进行指针算术运算时，要注意指针所指向的数据类型，避免指针偏移错误。

  5. 字符串处理 : 处理字符串时，要确保字符串以 '\0' 结尾，否则可能导致字符串操作函数出现错误。

arrays_pointers.c完整源代码

以下是 arrays_pointers.c 的完整源代码：

c 复制代码 
#include <stdio.h>

int main() {
    // 数组声明与初始化
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    printf("数组元素: ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    // 指针示例
    int *ptr = numbers; // 指向数组首元素的指针
    
    printf("通过指针访问数组: ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", *(ptr + i));
    }
    printf("\n");
    
    // 指针算术
    printf("首元素地址: %p\n", ptr);
    printf("第二个元素地址: %p\n", ptr + 1);
    printf("首元素值: %d\n", *ptr);
    printf("第二个元素值: %d\n", *(ptr + 1));
    
    // 指针增量
    printf("指针增量遍历: ");
    ptr = numbers; // 重置指针
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", *ptr);
        ptr++; // 指针向后移动一个元素
    }
    printf("\n");
    
    // 二维数组示例
    int matrix[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    printf("二维数组元素: \n");
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    
    return 0;
}
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