C语言指针相关知识理解以及总结

什么是指针

计算机中所有的数据都必须放在内存中，不同类型的数据占用的字节数不一样，例如 int 占用4个字节，char 占用1个字节。为了正确地访问这些数据，必须为每个字节都编上号码，就像门牌号、身份证号一样，每个字节的编号是唯一的，根据编号可以准确地找到某个字节。

我们将内存中字节的编号称为地址（Address）或指针（Pointer）。地址从 0 开始依次增加，对于 32 位环境，程序能够使用的内存为 4GB，最小的地址为 0，最大的地址为 0XFFFFFFFF。
 
#include
int main()
{
    int a = 100;
    char str[20] = "hello";
    printf("%#X, %#X\n", &a, str);
    return 0;
} 
运行结果：
0X28FF3C, 0X28FF10
%#X表示以十六进制形式输出，并附带前缀0X。a 是一个变量，用来存放整数，需要在前面加&来获得它的地址；str 本身就表示字符串的首地址，不需要加&。

一切都是地址

C语言用变量来存储数据，用函数来定义一段可以重复使用的代码，它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。
 
数据和代码都以二进制的形式存储在内存中，计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。当程序被加载到内存后，操作系统会给不同的内存块指定不同的权限，拥有读取和执行权限的内存块就是代码，而拥有读取和写入权限（也可能只有读取权限）的内存块就是数据。
 
CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据，程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错，或者开发者有意为之，在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址，就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截，强制程序崩溃，程序员没有挽救的机会。
 
CPU 访问内存时需要的是地址，而不是变量名和函数名！变量名和函数名只是地址的一种助记符，当源文件被编译和链接成可执行程序后，它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。
假设变量 a、b、c 在内存中的地址分别是 0X1000、0X2000、0X3000，那么加法运算c = a + b;将会被转换成类似下面的形式：
 0X3000 = (0X1000) + (0X2000);
( )表示取值操作，整个表达式的意思是，取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值，将它们相加，把相加的结果赋值给地址为 0X3000 的内存
 
变量名和函数名为我们提供了方便，让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串，不用直接面对二进制地址，那场景简直让人崩溃。
 
需要注意的是，虽然变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符，但在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址。

C语言指针

数据在内存中的地址也称为指针，如果一个变量存储了一份数据的指针，我们就称它为指针变量。
在C语言中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量的值就是某份数据的地址，这样的一份数据可以是数组、字符串、函数，也可以是另外的一个普通变量或指针变量。
现在假设有一个 char 类型的变量 c，它存储了字符 'K'（ASCII码为十进制数 75），并占用了地址为 0X11A 的内存（地址通常用十六进制表示）。另外有一个指针变量 p，它的值为 0X11A，正好等于变量 c 的地址，这种情况我们就称 p 指向了 c，或者说 p 是指向变量 c 的指针。

定义指针变量

定义指针变量与定义普通变量非常类似，不过要在变量名前面加星号*，格式为：
数据类型 * 变量名;       
数据类型 * 变量名 = 值 ;
*表示这是一个指针变量，数据类型表示该指针变量所指向的数据的类型 。例如：
int *p1;
p1 是一个指向 int 类型数据的指针变量，至于 p1 究竟指向哪一份数据，应该由赋予它的值决定。再如：
int a = 100;
int *p_a = &a;
在定义指针变量 p_a 的同时对它进行初始化，并将变量 a 的地址赋予它，此时 p_a 就指向了 a。值得注意的是，p_a 需要的是一个地址，a 前面必须要加取地址符&，否则是不对的。
 
和普通变量一样，指针变量也可以被多次写入，只要你想，随时都能够改变指针变量的值，请看下面的代码：
//定义普通变量
float a = 99.5, b = 10.6;
char c = '@', d = '#';
//定义指针变量
float *p1 = &a;
char *p2 = &c;
//修改指针变量的值
p1 = &b;
p2 = &d;
*是一个特殊符号，表明一个变量是指针变量，定义 p1、p2 时必须带*。而给 p1、p2 赋值时，因为已经知道了它是一个指针变量，就没必要多此一举再带上*，后边可以像使用普通变量一样来使用指针变量。也就是说，定义指针变量时必须带*，给指针变量赋值时不能带*。
假设变量 a、b、c、d 的地址分别为 0X1000、0X1004、0X2000、0X2004，下面的示意图很好地反映了 p1、p2 指向的变化：


 需要强调的是，p1、p2 的类型分别是float*和char*，而不是float和char，它们是完全不同的数据类型，要引起注意。

 指针变量存储了数据的地址，通过指针变量能够获得该地址上的数据，格式为：
*pointer;
这里的*称为指针运算符，用来取得某个地址上的数据，请看下面的例子：
#include
int main()
{
    int a = 15;
    int *p = &a;
    printf("%d, %d\n", a, *p);  //两种方式都可以输出a的值
    return 0;
}
运行结果：
15, 15
*p 代表的是 a 中的数据，它等价于 a，可以将另外的一份数据赋值给它，也可以将它赋值给另外的一个变量。
*在不同的场景下有不同的作用：*可以用在指针变量的定义中，表明这是一个指针变量，以和普通变量区分开；使用指针变量时在前面加*表示获取指针指向的数据，或者说表示的是指针指向的数据本身。
也就是说，定义指针变量时的*和使用指针变量时的*意义完全不同。以下面的语句为例：
int *p = &a;
*p = 100;
第1行代码中*用来指明 p 是一个指针变量，第2行代码中*用来获取指针指向的数据。
需要注意的是，给指针变量本身赋值时不能加*。修改上面的语句：
int *p;
p = &a;
*p = 100;
第2行代码中的 p 前面就不能加*。
 
指针变量也可以出现在普通变量能出现的任何表达式中，例如：
int x = 10;
int y = 20;
int *px = &x;
int *py = &y;
y = *px + 5;   //表示把x的内容加5并赋给y，*px+5相当于(*px)+5
y = ++*px;    //px的内容加上1之后赋给y，++*px相当于++(*px)
y = *px++;    //相当于y=*(px++)
py = px;        //把一个指针的值赋给另一个指针

通过指针交换两个变量的值。
#include
 int main()
{
    int a = 100, b = 999, temp;
    int *pa = &a, *pb = &b;
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
    /*****开始交换*****/
    temp = *pa;     // 将a的值先保存起来
    *pa = *pb;      // 将b的值交给a
    *pb = temp;    //  再将保存起来的a的值交给b
    /*****结束交换*****/
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
    return 0;
}
 运行结果：
a=100, b=999
a=999, b=100
从运行结果可以看出，a、b 的值已经发生了交换。需要注意的是临时变量 temp，它的作用特别重要，因为执行*pa = *pb;语句后 a 的值会被 b 的值覆盖，如果不先将 a 的值保存起来以后就找不到了。

关于*和&

假设有一个 int 类型的变量 a，pa 是指向它的指针，那么*&a和&*pa分别是什么意思呢？
 
*&a可以理解为*(&a)，&a表示取变量 a 的地址（等价于 pa），*(&a)表示取这个地址上的数据（等价于 *pa），绕来绕去，又回到了原点，*&a仍然等价于 a。
 
&*pa可以理解为&(*pa)，*pa表示取得 pa 指向的数据（等价于 a），&(*pa)表示数据的地址（等价于 &a），所以&*pa等价于 pa。

*总结

假设有一个 int 类型的变量 a，pa 是指向它的指针，那么*&a和&*pa分别是什么意思呢？
 
*&a可以理解为*(&a)，&a表示取变量 a 的地址（等价于 pa），*(&a)表示取这个地址上的数据（等价于 *pa），绕来绕去，又回到了原点，*&a仍然等价于 a。
 
&*pa可以理解为&(*pa)，*pa表示取得 pa 指向的数据（等价于 a），&(*pa)表示数据的地址（等价于 &a），所以&*pa等价于 pa。

指针变量运算

指针变量保存的是地址，本质上是一个整数，可以进行部分运算，例如加法、减法、比较等，请看下面的代码：
#include
int main()
{
    int    a = 10,   *pa = &a, *paa = &a;
    double b = 99.9, *pb = &b;
    char   c = '@',  *pc = &c;
    //最初的值
    printf("&a=%#X, &b=%#X, &c=%#X\n", &a, &b, &c);
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //加法运算
    pa++; pb++; pc++;
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //减法运算
    pa -= 2; pb -= 2; pc -= 2;
    printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#X\n", pa, pb, pc);
    //比较运算
    if(pa == paa){
        printf("%d\n", *paa);
    }else{
        printf("%d\n", *pa);
    }
    return 0;
}
 
运行结果：
&a=0X28FF44, &b=0X28FF30, &c=0X28FF2B
pa=0X28FF44, pb=0X28FF30, pc=0X28FF2B
pa=0X28FF48, pb=0X28FF38, pc=0X28FF2C
pa=0X28FF40, pb=0X28FF28, pc=0X28FF2A
2686784
 
从运算结果可以看出：pa、pb、pc 每次加 1，它们的地址分别增加 4、8、1，正好是 int、double、char 类型的长度；减 2 时，地址分别减少 8、16、2，正好是 int、double、char 类型长度的 2 倍。
 
这很奇怪，指针变量加减运算的结果跟数据类型的长度有关，而不是简单地加 1 或减 1，这是为什么呢？
以 a 和 pa 为例，a 的类型为 int，占用 4 个字节，pa 是指向 a 的指针，如下图所示：
 
 刚开始的时候，pa 指向 a 的开头，通过 *pa 读取数据时，从 pa 指向的位置向后移动 4 个字节，把这 4 个字节的内容作为要获取的数据，这 4 个字节也正好是变量 a 占用的内存。
 
 这个时候 pa 指向整数 a 的中间，*pa 使用的是红色虚线画出的 4 个字节，其中前 3 个是变量 a 的，后面 1 个是其它数据的，把它们“搅和”在一起显然没有实际的意义，取得的数据也会非常怪异。
如果pa++;使得地址加 4 的话，正好能够完全跳过整数 a，指向它后面的内存，如下图所示：


 我们知道，数组中的所有元素在内存中是连续排列的，如果一个指针指向了数组中的某个元素，那么加 1 就表示指向下一个元素，减 1 就表示指向上一个元素，这样指针的加减运算就具有了现实的意义。
不过C语言并没有规定变量的存储方式，如果连续定义多个变量，它们有可能是挨着的，也有可能是分散的，这取决于变量的类型、编译器的实现以及具体的编译模式，所以对于指向普通变量的指针，我们往往不进行加减运算，虽然编译器并不会报错，但这样做没有意义，因为不知道它后面指向的是什么数据。
 
下面的例子是一个反面教材，警告不要尝试通过指针获取下一个变量的地址：
#include
int main(){
    int a = 1, b = 2, c = 3;
    int *p = &c;
    int i;
    for(i=0; i<8; i++){
        printf("%d, ", *(p+i) );
    }
    return 0;
}
在 VS2010 Debug 模式下的运行结果为：
3, -858993460, -858993460, 2, -858993460, -858993460, 1, -858993460,
可以发现，变量 a、b、c 并不挨着，它们中间还参杂了别的辅助数据。
 指针变量除了可以参与加减运算，还可以参与比较运算。当对指针变量进行比较运算时，比较的是指针变量本身的值，也就是数据的地址。如果地址相等，那么两个指针就指向同一份数据，否则就指向不同的数据。
上面的代码（第一个例子）在比较 pa 和 paa 的值时，pa 已经指向了 a 的上一份数据，所以它们不相等。而 a 的上一份数据又不知道是什么，所以会导致 printf() 输出一个没有意义的数，这正好印证了上面的观点，不要对指向普通变量的指针进行加减运算。
另外需要说明的是，不能对指针变量进行乘法、除法、取余等其他运算，除了会发生语法错误，也没有实际的含义。

C语言数组指针
指向数组的指针

数组（Array）是一系列具有相同类型的数据的集合，每一份数据叫做一个数组元素（Element）。数组中的所有元素在内存中是连续排列的，整个数组占用的是一块内存。以int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };为例，该数组在内存中的分布如下图所示：


定义数组时，要给出数组名和数组长度，数组名可以认为是一个指针，它指向数组的第 0 个元素。在C语言中，我们将第 0 个元素的地址称为数组的首地址。以上面的数组为例，下图是 arr 的指向：


 数组名的本意是表示整个数组，也就是表示多份数据的集合，但在使用过程中经常会转换为指向数组第 0 个元素的指针，所以上面使用了“认为”一词，表示数组名和数组首地址并不总是等价。初学者可以暂时忽略这个细节，把数组名当做指向第 0 个元素的指针使用即可
下面的例子演示了如何以指针的方式遍历数组元素：
 #include
int main()
{
    int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
    int len = sizeof(arr) / sizeof(int);  //求数组长度
    int i;
    for(i=0; i         printf("%d  ", *(arr+i) );  //*(arr+i)等价于arr[i]
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
运行结果：
99  15  100  888  252
第 4 行代码用来求数组的长度，sizeof(arr) 会获得整个数组所占用的字节数，sizeof(int) 会获得一个数组元素所占用的字节数，它们相除的结果就是数组包含的元素个数，也即数组长度。
 
第 8 行代码中我们使用了*(arr+i)这个表达式，arr 是数组名，指向数组的第 0 个元素，表示数组首地址， arr+i 指向数组的第 i 个元素，*(arr+i) 表示取第 i 个元素的数据，它等价于 arr[i]。
 
arr 是int*类型的指针，每次加 1 时它自身的值会增加 sizeof(int)，加 i 时自身的值会增加 sizeof(int) * i，这在 指针变量的运算 中已经进行了详细讲解。
 
我们也可以定义一个指向数组的指针，例如：
 int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
int *p = arr;
arr 本身就是一个指针，可以直接赋值给指针变量 p。arr 是数组第 0 个元素的地址，所以int *p = arr;也可以写作int *p = &arr[0];。也就是说，arr、p、&arr[0] 这三种写法都是等价的，它们都指向数组第 0 个元素，或者说指向数组的开头。
再强调一遍，“arr 本身就是一个指针”这种表述并不准确，严格来说应该是“arr 被转换成了一个指针”。这里请大家先忽略这个细节
 
如果一个指针指向了数组，我们就称它为数组指针（Array Pointer）。
数组指针指向的是数组中的一个具体元素，而不是整个数组，所以数组指针的类型和数组元素的类型有关，上面的例子中，p 指向的数组元素是 int 类型，所以 p 的类型必须也是int *。
反过来想，p 并不知道它指向的是一个数组，p 只知道它指向的是一个整数，究竟如何使用 p 取决于程序员的编码。
更改上面的代码，使用数组指针来遍历数组元素：
 #include
int main(){
    int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
    int i, *p = arr, len = sizeof(arr) / sizeof(int);
 
    for(i=0; i         printf("%d  ", *(p+i) );
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
数组在内存中只是数组元素的简单排列，没有开始和结束标志，在求数组的长度时不能使用sizeof(p) / sizeof(int)，因为 p 只是一个指向 int 类型的指针，编译器并不知道它指向的到底是一个整数还是一系列整数（数组），所以 sizeof(p) 求得的是 p 这个指针变量本身所占用的字节数，而不是整个数组占用的字节数。
 也就是说，根据数组指针不能逆推出整个数组元素的个数，以及数组从哪里开始、到哪里结束等信息。不像字符串，数组本身也没有特定的结束标志，如果不知道数组的长度，那么就无法遍历整个数组。
 
上节我们讲到，对指针变量进行加法和减法运算时，是根据数据类型的长度来计算的。如果一个指针变量 p 指向了数组的开头，那么 p+i 就指向数组的第 i 个元素；如果 p 指向了数组的第 n 个元素，那么 p+i 就是指向第 n+i 个元素；而不管 p 指向了数组的第几个元素，p+1 总是指向下一个元素，p-1 也总是指向上一个元素。
 
 更改上面的代码，让 p 指向数组中的第二个元素：
 #include
int main(){
    int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
    int *p = &arr[2];  //也可以写作 int *p = arr + 2;
 
    printf("%d, %d, %d, %d, %d\n", *(p-2), *(p-1), *p, *(p+1), *(p+2) );
    return 0;
}
运行结果：
99, 15, 100, 888, 252
 
引入数组指针后，我们就有两种方案来访问数组元素了，一种是使用下标，另外一种是使用指针。
1) 使用下标
也就是采用 arr[i] 的形式访问数组元素。如果 p 是指向数组 arr 的指针，那么也可以使用 p[i] 来访问数组元素，它等价于 arr[i]。
2) 使用指针
也就是使用 *(p+i) 的形式访问数组元素。另外数组名本身也是指针，也可以使用 *(arr+i) 来访问数组元素，它等价于 *(p+i)。
 
不管是数组名还是数组指针，都可以使用上面的两种方式来访问数组元素。不同的是，数组名是常量，它的值不能改变，而数组指针是变量（除非特别指明它是常量），它的值可以任意改变。也就是说，数组名只能指向数组的开头，而数组指针可以先指向数组开头，再指向其他元素。
 
更改上面的代码，借助自增运算符来遍历数组元素：
 #include
int main(){
    int arr[] = { 99, 15, 100, 888, 252 };
    int i, *p = arr, len = sizeof(arr) / sizeof(int);
 
    for(i=0; i         printf("%d  ", *(p++) );
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
 
运行结果：
99  15  100  888  252
第 8 行代码中，*p++ 应该理解为 *(p++)，每次循环都会改变 p 的值（p++ 使得 p 自身的值增加），以使 p 指向下一个数组元素。该语句不能写为 *arr++，因为 arr 是常量，而 arr++ 会改变它的值，这显然是错误的。

假设 p 是指向数组 arr 中第 n 个元素的指针，那么 *p++、*++p、(*p)++ 分别是什么意思呢？
 
*p++ 等价于 *(p++)，表示先取得第 n 个元素的值，再将 p 指向下一个元素，上面已经进行了详细讲解。
 
*++p 等价于 *(++p)，会先进行 ++p 运算，使得 p 的值增加，指向下一个元素，整体上相当于 *(p+1)，所以会获得第 n+1 个数组元素的值。
 
(*p)++ 就非常简单了，会先取得第 n 个元素的值，再对该元素的值加 1。假设 p 指向第 0  个元素，并且第 0 个元素的值为 99，执行完该语句后，第 0  个元素的值就会变为 100。

字符串指针

C语言中没有特定的字符串类型，我们通常是将字符串放在一个字符数组中，这里再来演示一下：
#include
#include
int main(){
    char str[] = "hello";
    int len = strlen(str), i;
    //直接输出字符串
    printf("%s\n", str);
    //每次输出一个字符
    for(i=0; i         printf("%c", str[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
} 
运行结果：
hello
hello
字符数组归根结底还是一个数组，上节讲到的关于指针和数组的规则同样也适用于字符数组。更改上面的代码，使用指针的方式来输出字符串：
#include
int main(){
    char str[] = "hello";
    char *pstr = str;
    int len = strlen(str), i;
 
    //使用*(pstr+i)
    for(i=0; i         printf("%c", *(pstr+i));
    }
    printf("\n");
    //使用pstr[i]
    for(i=0; i         printf("%c", pstr[i]);
    }
    printf("\n");
    //使用*(str+i)
    for(i=0; i         printf("%c", *(str+i));
    }
    printf("\n");
 
    return 0;
}
 运行结果：
hello
hello
hello
除了字符数组，C语言还支持另外一种表示字符串的方法，就是直接使用一个指针指向字符串，例如：
 char *str = "hello";
或者：
char *str;
str = "hello";
字符串中的所有字符在内存中是连续排列的，str 指向的是字符串的第 0 个字符；我们通常将第 0  个字符的地址称为字符串的首地址。字符串中每个字符的类型都是char，所以 str 的类型也必须是char *。
下面的例子演示了如何输出这种字符串：
 #include
int main(){
    char *str = "hello";
    int len = strlen(str), i;
   
    //直接输出字符串
    printf("%s\n", str);
    //使用*(str+i)
    for(i=0; i         printf("%c", *(str+i));
    }
    printf("\n");
    //使用str[i]
    for(i=0; i         printf("%c", str[i]);
    }
    printf("\n");
 
    return 0;
}
运行结果：
hello
hello
hello
这一切看起来和字符数组是多么地相似，它们都可以使用%s输出整个字符串，都可以使用*或[ ]获取单个字符，这两种表示字符串的方式是不是就没有区别了呢？
有！它们最根本的区别是在内存中的存储区域不一样，字符数组存储在全局数据区或栈区，第二种形式的字符串存储在常量区。全局数据区和栈区的字符串（也包括其他数据）有读取和写入的权限，而常量区的字符串（也包括其他数据）只有读取权限，没有写入权限。
内存权限的不同导致的一个明显结果就是，字符数组在定义后可以读取和修改每个字符，而对于第二种形式的字符串，一旦被定义后就只能读取不能修改，任何对它的赋值都是错误的。
我们将第二种形式的字符串称为字符串常量，意思很明显，常量只能读取不能写入。请看下面的演示：
 #include
int main(){
    char *str = "Hello World!";
    str = "I love C!";  //正确
    str[3] = 'P';  //错误
 
    return 0;
}
这段代码能够正常编译和链接，但在运行时会出现段错误（Segment Fault）或者写入位置错误。
第4行代码是正确的，可以更改指针变量本身的指向；第3行代码是错误的，不能修改字符串中的字符。
 
到底使用字符数组还是字符串常量
 在编程过程中如果只涉及到对字符串的读取，那么字符数组和字符串常量都能够满足要求；如果有写入（修改）操作，那么只能使用字符数组，不能使用字符串常量。
 
获取用户输入的字符串就是一个典型的写入操作，只能使用字符数组，不能使用字符串常量，请看下面的代码：
 #include
int main(){
    char str[30];
    char * ptr;
    gets(ptr);   // 错误
    gets(str);
    printf("%s\n", str);
 
    return 0;
}
运行结果：
C C++ Java Python JavaScript
C C++ Java Python JavaScript
最后我们来总结一下，C语言有两种表示字符串的方法，一种是字符数组，另一种是字符串常量，它们在内存中的存储位置不同，使得字符数组可以读取和修改，而字符串常量只能读取不能修改。
 

二级指针

指针可以指向一份普通类型的数据，例如 int、double、char 等，也可以指向一份指针类型的数据，例如 int *、double *、char * 等。
如果一个指针指向的是另外一个指针，我们就称它为二级指针，或者指向指针的指针。
假设有一个 int 类型的变量 a，p1是指向 a 的指针变量，p2 又是指向 p1 的指针变量，它们的关系如下图所示：


将这种关系转换为C语言代码：
int a =100;
int *p1 = &a;
int **p2 = &p1;
指针变量也是一种变量，也会占用存储空间，也可以使用&获取它的地址。C语言不限制指针的级数，每增加一级指针，在定义指针变量时就得增加一个星号*。p1 是一级指针，指向普通类型的数据，定义时有一个*；p2 是二级指针，指向一级指针 p1，定义时有两个*。
 
如果我们希望再定义一个三级指针 p3，让它指向 p2，那么可以这样写：
int ***p3 = &p2;
四级指针也是类似的道理：
 int ****p4 = &p3;
实际开发中会经常使用一级指针和二级指针，几乎用不到高级指针。
想要获取指针指向的数据时，一级指针加一个*，二级指针加两个*，三级指针加三个*，以此类推，请看代码：
#include
int main(){
    int a =100;
    int *p1 = &a;
    int **p2 = &p1;
    int ***p3 = &p2;
 
    printf("%d, %d, %d, %d\n", a, *p1, **p2, ***p3);
    printf("&p2 = %#X, p3 = %#X\n", &p2, p3);
    printf("&p1 = %#X, p2 = %#X, *p3 = %#X\n", &p1, p2, *p3);
    printf(" &a = %#X, p1 = %#X, *p2 = %#X, **p3 = %#X\n", &a, p1, *p2, **p3);
    return 0;
}
运行结果：
100, 100, 100, 100
&p2 = 0X28FF3C, p3 = 0X28FF3C
&p1 = 0X28FF40, p2 = 0X28FF40, *p3 = 0X28FF40
 &a = 0X28FF44, p1 = 0X28FF44, *p2 = 0X28FF44, **p3 = 0X28FF44
以三级指针 p3 为例来分析上面的代码。***p3等价于*(*(*p3))。*p3 得到的是 p2 的值，也即 p1 的地址；*(*p3) 得到的是 p1 的值，也即 a 的地址；经过三次“取值”操作后，*(*(*p3)) 得到的才是 a 的值。
假设 a、p1、p2、p3 的地址分别是 0X00A0、0X1000、0X2000、0X3000，它们之间的关系可以用下图来描述：


方框里面是变量本身的值，方框下面是变量的地址。
 

c语言指针数组

如果一个数组中的所有元素保存的都是指针，那么我们就称它为指针数组。指针数组的定义形式一般为：
 dataType *arrayName[length];
[ ]的优先级高于*，该定义形式应该理解为：
dataType *(arrayName[length]);
括号里面说明arrayName是一个数组，包含了length个元素，括号外面说明每个元素的类型为dataType *。
 
除了每个元素的数据类型不同，指针数组和普通数组在其他方面都是一样的，下面是一个简单的例子：
 #include
int main(){
    int a = 16, b = 932, c = 100;
    //定义一个指针数组
    int *arr[3] = {&a, &b, &c};//也可以不指定长度，直接写作 int *arr[]
    //定义一个指向指针数组的指针
    int **parr = arr;
    printf("%d, %d, %d\n", *arr[0], *arr[1], *arr[2]);
    printf("%d, %d, %d\n", **(parr+0), **(parr+1), **(parr+2));
 
    return 0;
}
运行结果：
16, 932, 100
16, 932, 100
 
arr 是一个指针数组，它包含了 3 个元素，每个元素都是一个指针，在定义 arr 的同时，我们使用变量 a、b、c 的地址对它进行了初始化，这和普通数组是多么地类似。
 
parr 是指向数组 arr 的指针，确切地说是指向 arr 第 0 个元素的指针，它的定义形式应该理解为int *(*parr)，括号中的*表示 parr 是一个指针，括号外面的int *表示 parr 指向的数据的类型。arr 第一个元素的类型为 int *，所以在定义 parr 时要加两个 *。
 
第一个 printf() 语句中，arr[i] 表示获取第 i 个元素的值，该元素是一个指针，还需要在前面增加一个 * 才能取得它指向的数据，也即 *arr[i] 的形式。
 
第二个 printf() 语句中，parr+i 表示第 i 个元素的地址，*(parr+i) 表示获取第 i 个元素的值（该元素是一个指针），**(parr+i) 表示获取第 i 个元素指向的数据。
 
指针数组还可以和字符串数组结合使用，请看下面的例子：
#include
int main(){
    char *str[3] = {
        "helloworld!",   // 12
        "I love c",       // 9
        "C Language"  // 11
    };
    printf("%s\n%s\n%s\n", str[0], str[1], str[2]);
    return 0;
}
32
运行结果：
helloworld
I love c
C Language
 
需要注意的是，字符数组 str 中存放的是字符串的首地址，不是字符串本身，字符串本身位于其他的内存区域，和字符数组是分开的。
 
也只有当指针数组中每个元素的类型都是char *时，才能像上面那样给指针数组赋值，其他类型不行。
 
为了便于理解，可以将上面的字符串数组改成下面的形式，它们都是等价的。 
#include
int main(){
    char *str0 = "c.biancheng.net";
    char *str1 = "I love c";
    char *str2 = "C Language";
    char *str[3] = {str0, str1, str2};
    printf("%s\n%s\n%s\n", str[0], str[1], str[2]);
    return 0;
}

 C语言与二维数组

二维数组在概念上是二维的，有行和列，但在内存中所有的数组元素都是连续排列的，它们之间没有“缝隙”。以下面的二维数组 a 为例：
 int a[3][4] = { {0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}, {8, 9, 10, 11} };
从概念上理解，a 的分布像一个矩阵：
0   1   2   3
4   5   6   7
8   9  10  11
但在内存中，a 的分布是一维线性的，整个数组占用一块连续的内存：


C语言中的二维数组是按行排列的，也就是先存放 a[0] 行，再存放 a[1] 行，最后存放 a[2] 行；每行中的 4 个元素也是依次存放。数组 a 为 int 类型，每个元素占用 4 个字节，整个数组共占用 4×(3×4) = 48 个字节。
 
C语言允许把一个二维数组分解成多个一维数组来处理。对于数组 a，它可以分解成三个一维数组，即 a[0]、a[1]、a[2]。每一个一维数组又包含了 4 个元素，例如 a[0] 包含 a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]。
 
假设数组 a 中第 0 个元素的地址为 1000，那么每个一维数组的首地址如下图所示：

为了更好的理解指针和二维数组的关系，我们先来定义一个指向 a 的指针变量 p： 
int (*p)[4] = a;
括号中的*表明 p 是一个指针，它指向一个数组，数组的类型为int [4]，这正是 a 所包含的每个一维数组的类型。
[ ]的优先级高于*，( )是必须要加的，如果赤裸裸地写作int *p[4]，那么应该理解为int *(p[4])，p 就成了一个指针数组，而不是二维数组指针，这在 C语言指针数组 中已经讲到。
 对指针进行加法（减法）运算时，它前进（后退）的步长与它指向的数据类型有关，p 指向的数据类型是int [4]，那么p+1就前进 4×4 = 16 个字节，p-1就后退 16 个字节，这正好是数组 a 所包含的每个一维数组的长度。也就是说，p+1会使得指针指向二维数组的下一行，p-1会使得指针指向数组的上一行。
 
数组名 a 在表达式中也会被转换为和 p 等价的指针！
 
下面我们就来探索一下如何使用指针 p 来访问二维数组中的每个元素。按照上面的定义：
1) p指向数组 a 的开头，也即第 0 行；p+1前进一行，指向第 1 行。
2) *(p+1)表示取地址上的数据，也就是整个第 1 行数据。注意是一行数据，是多个数据，不是第 1 行中的第 0 个元素，下面的运行结果有力地证明了这一点：
#include
int main(){
    int a[3][4] = { {0, 1, 2, 3}, {4, 5, 6, 7}, {8, 9, 10, 11} };
    int (*p)[4] = a;
    printf("%d\n", sizeof(*(p+1)));
 
    return 0;
}
运行结果：
16
 
3) *(p+1)+1表示第 1 行第 1 个元素的地址。如何理解呢？
*(p+1)单独使用时表示的是第 1 行数据，放在表达式中会被转换为第 1 行数据的首地址，也就是第 1 行第 0 个元素的地址，因为使用整行数据没有实际的含义，编译器遇到这种情况都会转换为指向该行第 0 个元素的指针；就像一维数组的名字，在定义时或者和 sizeof、& 一起使用时才表示整个数组，出现在表达式中就会被转换为指向数组第 0 个元素的指针。
 
4) *(*(p+1)+1)表示第 1 行第 1 个元素的值。很明显，增加一个 * 表示取地址上的数据。
根据上面的结论，可以很容易推出以下的等价关系：
a+i == p+i
a[i] == p[i] == *(a+i) == *(p+i)
a[i][j] == p[i][j] == *(a[i]+j) == *(p[i]+j) == *(*(a+i)+j) == *(*(p+i)+j)
 
 #include
int main(){
    int a[3][4]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};
    int(*p)[4];
    int i,j;
    p=a;
    for(i=0; i<3; i++){
        for(j=0; j<4; j++) printf("%2d  ",*(*(p+i)+j));
        printf("\n");
    }
 
    return 0;
}
运行结果：
 0   1   2   3
 4   5   6   7
 8   9  10  11
 
指针数组和二维数组指针的区别
 
指针数组和二维数组指针在定义时非常相似，只是括号的位置不同：
int *(p1[5]);  //指针数组，可以去掉括号直接写作 int *p1[5];
int (*p2)[5];  //二维数组指针，不能去掉括号
指针数组和二维数组指针有着本质上的区别：指针数组是一个数组，只是每个元素保存的都是指针，以上面的 p1 为例，在32位环境下它占用 4×5 = 20 个字节的内存。二维数组指针是一个指针，它指向一个二维数组，以上面的 p2 为例，它占用 4 个字节的内存。

函数指针

一个函数总是占用一段连续的内存区域，函数名在表达式中有时也会被转换为该函数所在内存区域的首地址，这和数组名非常类似。我们可以把函数的这个首地址（或称入口地址）赋予一个指针变量，使指针变量指向函数所在的内存区域，然后通过指针变量就可以找到并调用该函数。这种指针就是函数指针。
 
函数指针的定义形式为：
returnType (*pointerName)(param list);
returnType 为函数返回值类型，pointerNmae 为指针名称，param list 为函数参数列表。参数列表中可以同时给出参数的类型和名称，也可以只给出参数的类型，省略参数的名称，这一点和函数原型非常类似。
 
注意( )的优先级高于*，第一个括号不能省略，如果写作returnType *pointerName(param list);就成了函数原型，它表明函数的返回值类型为returnType *。
#include
 
//返回两个数中较大的一个
int max(int a, int b){
    return a>b ? a : b;
}
 
int main(){
    int x, y, maxval;
    //定义函数指针
    int (*pmax)(int, int) = max;  //也可以写作int (*pmax)(int a, int b)
    printf("Input two numbers:");
    scanf("%d %d", &x, &y);
    maxval = (*pmax)(x, y);
    printf("Max value: %d\n", maxval);
 
    return 0;
}
运行结果：
Input two numbers:10 50↙
Max value: 50
 
第 14 行代码对函数进行了调用。pmax 是一个函数指针，在前面加 * 就表示对它指向的函数进行调用。注意( )的优先级高于*，第一个括号不能省略。

指针总结

指针（Pointer）就是内存的地址，C语言允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。指针变量可以存放基本类型数据的地址，也可以存放数组、函数以及其他指针变量的地址。
 
程序在运行过程中需要的是数据和指令的地址，变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符：在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址；程序被编译和链接后，这些名字都会消失，取而代之的是它们对应的地址。


1) 指针变量可以进行加减运算，例如p++、p+i、p-=i。指针变量的加减运算并不是简单的加上或减去一个整数，而是跟指针指向的数据类型有关。
 
2) 给指针变量赋值时，要将一份数据的地址赋给它，不能直接赋给一个整数，例如int *p = 1000;是没有意义的，使用过程中一般会导致程序崩溃。
 
3) 使用指针变量之前一定要初始化，否则就不能确定指针指向哪里，如果它指向的内存没有使用权限，程序就崩溃了。对于暂时没有指向的指针，建议赋值NULL。
 
4) 两个指针变量可以相减。如果两个指针变量指向同一个数组中的某个元素，那么相减的结果就是两个指针之间的元素个数。
 
5) 数组也是有类型的，数组名的本意是表示一组类型相同的数据。在定义数组时，或者和 sizeof、& 运算符一起使用时数组名才表示整个数组，表达式中的数组名会被转换为一个指向数组首地址的指针。