数组指针与指针数组：9000字干货全解析（图文版）

2025年11月28日 互联网

一、概念澄清：数组指针 vs 指针数组

1.1 数组指针：指向数组的指针

定义：数组指针是指向数组首元素地址的指针，其类型需明确指定数组长度（如int (*p)[5]表示指向含5个int的数组）。
核心特性：

  • 内存连续性：数组指针解引用后得到的是整个数组的内存块。
  • 步长计算：指针算术运算以数组长度为单位（如p+1跳过5个int）。

示例代码： 

  1. int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
  2. int (*p)[5] = &arr; // p指向整个数组
  3. printf("%d\n", (*p)[2]); // 输出3

图示说明： 

  1. 内存布局：
  2. arr → [1][2][3][4][5]
  3. p   → 指向arr的起始地址（包含5个int）

1.2 指针数组：存储指针的数组

定义：指针数组是数组元素为指针的数组（如int *p[3]表示含3个int*的数组）。
核心特性：

  • 灵活性：每个元素可独立指向不同数据。
  • 应用场景：常用于字符串数组或动态数据结构。

示例代码： 

  1. int a = 10, b = 20;
  2. int *p[2] = {&a, &b}; // 指针数组
  3. printf("%d\n", *p[1]); // 输出20

图示说明： 

  1. 内存布局：
  2. p[0] → 指向a的地址
  3. p[1] → 指向b的地址

二、语法差异与常见陷阱

2.1 声明方式对比

类型 声明语法 优先级解析
数组指针 int (*p)[5] (*p)优先，表示p是指针
指针数组 int *p[5] *p优先，表示p是数组

陷阱案例： 

  1. int *p1[5];  // 指针数组：5个int*
  2. int (*p2)[5]; // 数组指针：指向含5个int的数组
  3. // 误用：int *p3[5] = &arr; // 错误！类型不匹配

2.2 内存分配与访问

动态分配示例： 

  1. // 数组指针动态分配
  2. int (*p)[3] = malloc(sizeof(int[3]));
  3. p[0][1] = 100; // 合法访问
  5. // 指针数组动态分配
  6. int **q = malloc(3 * sizeof(int*));
  7. q[1] = malloc(sizeof(int));
  8. *q[1] = 200; // 合法访问

关键区别：

  • 数组指针需一次性分配连续内存（如malloc(sizeof(int[N]))）。
  • 指针数组可分别分配每个元素的内存，适合非连续数据。

三、实战应用场景

3.1 二维数组的两种表示

方法1：数组指针 

  1. void print_matrix(int (*mat)[3], int rows) {
  2.     for (int i = 0; i < rows; i++) {
  3.         for (int j = 0; j < 3; j++) {
  4.             printf("%d ", mat[i][j]);
  5.         }
  6.     }
  7. }
  8. // 调用：int mat[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}}; print_matrix(mat, 2);

方法2：指针数组 

  1. void print_matrix(int **mat, int rows, int cols) {
  2.     for (int i = 0; i < rows; i++) {
  3.         for (int j = 0; j < cols; j++) {
  4.             printf("%d ", mat[i][j]);
  5.         }
  6.     }
  7. }
  8. // 调用：需先分配指针数组和每行内存

选择建议：

  • 固定列数时优先用数组指针（类型安全）。
  • 动态列数或稀疏矩阵时用指针数组。

3.2 函数参数传递

传递数组指针： 

  1. void process_array(int (*arr)[10], int size) {
  2.     // 确保arr指向的数组每行有10个元素
  3. }

传递指针数组： 

  1. void process_strings(char *strings[], int count) {
  2.     // strings是字符串指针数组
  3. }

四、高级技巧与优化

4.1 类型别名简化代码

  1. typedef int (*IntArrayPtr)[5]; // 数组指针类型别名
  2. IntArrayPtr p = &arr; // 更清晰
  4. typedef int *IntPtr[3]; // 指针数组类型别名
  5. IntPtr q = {&a, &b, &c};

4.2 指针运算的边界检查

风险案例： 

  1. int arr[5];
  2. int (*p)[5] = &arr;
  3. p++; // 合法，跳过整个数组
  4. (*p)[5] = 10; // 危险！越界访问

建议：

  • 使用sizeof计算边界： 
    1. size_t arr_size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

五、常见问题解答

Q1：如何区分int *p[5]和int (*p)[5]？

记忆口诀：

  • “指针数组”：先看*p，表示p是数组，元素为指针。
  • “数组指针”：先看(*p)，表示p是指针，指向数组。

Q2：何时使用数组指针而非指针数组？

适用场景：

  • 需要操作整个数组（如矩阵转置）。
  • 与C库函数交互（如memcpy接受void*，但数组指针可强制转换）。

总结表：
| 特性 | 数组指针 | 指针数组 |
|——————————|———————————————|———————————————|
| 内存连续性 | 高 | 低（可分散） |
| 动态分配复杂度 | 低（单次分配） | 高（需逐元素分配） |
| 适用数据结构 | 固定大小多维数组 | 字符串集合、动态图结构 |

六、学习资源推荐

  1. 图解工具：使用Compiler Explorer实时查看指针内存布局。
  2. 练习题库：
    • 编写函数交换两个数组指针的内容。
    • 实现动态二维数组的创建与释放。
  3. 进阶阅读：《C专家编程》第5章深入解析指针类型。

结语：
数组指针与指针数组的差异源于C语言对指针和数组的严格类型检查。通过理解其内存模型和运算规则，开发者可避免90%的指针相关错误。建议结合本文图示与代码示例，在实际项目中逐步应用，最终达到“看声明知用途”的熟练度。”

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