C 語言指標完全圖解：從直接引用到函數指標、字串操作與動態記憶體

核心概念：直接引用 vs 間接引用

• 直接引用：透過變數名 a = 10;，編譯器自動轉換為位址存取。
• 間接引用：將變數位址存入另一變數（指標），透過指標存取原變數。

int *p = &a; 宣告 p 為指向 int 的指標，*p 即為 a 的別名。

指標宣告與初始化

int *p;           // 宣告
int a = 10;
p = &a;           // 指向 a
*p = 20;          // 間接修改 a → a 變 20
int val = *p;     // 間接讀取 a → val = 20

鐵律：指標未指向確定位址前，嚴禁解參考（*p = ...）。

指標算術與陣列遍歷

int ary[5] = {1,2,3,4,5};
int *q = ary;                 // 陣列名轉為首元素位址
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
    printf("%d ", *(q + i));  // 位址 + i * sizeof(int)
    // 或
    printf("%d ", *q++);      // 移動指標本身
}

陣列名 ary 是常量指標，不可修改（ary++ 錯誤）。

指標做函數參數：模擬傳址呼叫

void swap(int *x, int *y) {
    int t = *x; *x = *y; *y = t;
}
int main() { int a=3,b=5; swap(&a,&b); } // a=5,b=3

多維陣列與指標轉換

int a[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};
int (*p)[3] = a;      // p 指向「含 3 個 int 的陣列」
// p+1 跳過一整列（3*sizeof(int)）
// 等價存取：a[i][j] == *(a[i]+j) == *(*(a+i)+j)

字串與指標的特殊關係

char *s = "hello";     // s 指向唯讀區字串常量，不可修改 *s
char t[] = "hello";    // t 為陣列，可修改內容
char *p = t; *p = 'H'; // 合法

函數指標

int add(int a, int b) { return a + b; }
int (*fp)(int, int) = add;  // 宣告函數指標
int res = fp(3, 4);         // 呼叫 → 7

// 回調範例
void sort(int *arr, int n, int (*cmp)(int, int)) {
    // 使用 cmp 決定排序順序
}

動態記憶體管理

int *p = malloc(10 * sizeof(int));
if (!p) exit(1);        // 檢查分配失敗
// 使用 p[0]..p[9]
free(p); p = NULL;      // 釋放並置空，防野指標

常見錯誤速查表

進階：指向函數的指標陣列（狀態機/命令表）

typedef void (*CmdFunc)(void);
void cmd_help(void) { puts("Help"); }
void cmd_quit(void) { exit(0); }

CmdFunc table[] = { cmd_help, cmd_quit };
table[0](); // 執行 help