C 語言指針進階（三）：指針與數組、多維數組、字符串深度解析

前言

指針與數組是 C 語言靈魂雙子星。本文系統梳理一維/多維數組指針、指針運算、字符串指針的定義、賦值、訪問與常見陷阱，並配圖解記憶體佈局。

一、指向一維數組的指針

定義與賦值

int a[10], *p;
p = a;        // 數組名退化為首元素地址 &a[0]
p = &a[0];    // 等價

指針算術運算

• p++：指針前移 sizeof(int) 字節，指向下一個元素。
• p + i：指向第 i 個元素 (相對於當前位置)。

核心規則： 指針加減的步長 = sizeof(指向類型)。

兩種訪問方式對照

經典代碼示例

// 1. 指針遍歷輸入
int a[10], *p = a;
for (int i=0; i<10; ++i) scanf("%d", p++); // p 走到尾部
// 2. 重置指針遍歷輸出
for (p = a; p < a+10; ++p) printf("%d ", *p);

注意： a++ 非法 (數組名是常量地址)；p++ 合法。

運算符優先級陷阱

int a[3] = {10,20,30}, *p = a;
printf("%d ", *p++); // ① 輸出 10，p 指向 a[1]
printf("%d ", *++p); // ② p 先進到 a[2]，輸出 30
// (*p)++  // 指向元素值 +1，非指針 +1

• *p++ ≡ *(p++)：先取值，後指針+1。
• *++p ≡ *(++p)：先指針+1，後取值。
• (*p)++：解引用後對元素值++。

二、指向多維數組的指針

定義與賦值

int a[3][4];
int (*p)[4] = a;      // p 指向「含 4 個 int 的數組」 (即一行)
p = &a[2];            // 指向第 3 行

地址計算公式

• a[i][j] 地址 = a + i*4 + j (行優先存儲)
• *(*(a+i)+j) ≡ a[i][j]
• p[i][j] 同理，p 類型為 int (*)[4]

三、指針與字符串

兩種表示形式

char str[] = "I Love China!"; // 字符數組，存儲在棧/數據區，可修改
char *s = "I Love China!";    // 字符指針，指向只讀常量區，**不可修改內容**

字符串結束標誌

所有 C 風格字符串以 '\0' 結尾，實際佔用長度 = 可見字符數 + 1。

常見操作

// 遍歷字符串
char *p = s;
while (*p) { putchar(*p); ++p; }

// 字符串複製 (簡易版)
void strcpy(char *dest, const char *src) {
    while ((*dest++ = *src++));
}

四、綜合練習題

int a[] = {1,2,3,4,5};
int *p = a + 3;
printf("%d,%d,%d\n", *p, *(p+1), *p+3);
// 輸出：4, 5, 7
// 解析：p 指向 a[3]=4；*(p+1)=a[4]=5；*p+3 = 4+3=7

總結速記

1. 數組名在表達式中**退化為首元素指針**，但**不是指針變量**，不可修改。
2. 指針算術以**指向類型大小**為步長。
3. a[i] 編譯器直接轉為 *(a+i)，指針與下標**完全等價**。
4. 二維數組指針類型 int (*p)[COLS]，括號不可省。
5. 字符串字面量屬**只讀**，指向它的指針應加 const：const char *s = "...";。

熟練掌握指針與數組的互轉，是寫出高效、無 Bug C 代碼的關鍵。