C语言基础教程（六）：指针与动态内存管理
前言
亲爱的读者朋友们，大家好！👋
欢迎回到一如老师的公众号，今天是我们的第十三天更新。在本期内容中，我们将深入探讨指针与动态内存管理，这是C语言中非常重要且具有挑战性的部分。指针让我们能够直接操作内存，提高程序的灵活性和效率，而动态内存管理则允许我们在运行时分配和释放内存。
无论你是编程初学者，还是希望加深理解的开发者，今天的内容都会对你大有裨益。准备好了吗？让我们一起开始吧！🚀
一、指针的基本概念
1. 什么是指针？
指针是一个变量，用于存储另一个变量的内存地址。通过指针，我们可以直接访问和修改内存中的数据。
2. 指针的定义与初始化
定义指针的语法：
类型 *指针名;
示例代码：
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 10;
int *p = &a; // p是指向a的指针
printf("变量a的值：%d\n", a);
printf("指针p指向的值：%d\n", *p);
printf("变量a的地址：%p\n", &a);
printf("指针p的值（存储的地址）：%p\n", p);
return 0;
}
二、指针的操作
1. 取地址运算符 &
用于获取变量的内存地址。
2. 间接访问运算符 *
（解引用）
用于访问指针所指向的变量的值。
三、指针与数组
1. 数组名与指针
在C语言中，数组名本身就是一个指向数组首元素的指针。
示例代码：
#include <stdio.h>
int main() {
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = arr; // 等价于 int *p = &arr[0];
for(int i = 0; i < 5; i++) {
printf("arr[%d] = %d\n", i, *(p + i));
}
return 0;
}
2. 指针运算
指针可以进行算术运算，如 p + 1
，表示指向下一个元素。
四、函数与指针
1. 指针作为函数参数
通过指针参数，函数可以修改传入的变量值，实现引用传递。
示例代码：
#include <stdio.h>
void swap(int *a, int *b) {
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
int main() {
int x = 5, y = 10;
printf("交换前：x = %d, y = %d\n", x, y);
swap(&x, &y);
printf("交换后：x = %d, y = %d\n", x, y);
return 0;
}
五、动态内存管理
C语言提供了 malloc
、calloc
、realloc
和 free
等函数，用于动态分配和释放内存，包含在 <stdlib.h>
头文件中。
1. 使用 malloc
分配内存
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
int *p = (int *)malloc(sizeof(int));
if (p == NULL) {
printf("内存分配失败！\n");
return -1;
}
*p = 100;
printf("动态分配的值：%d\n", *p);
free(p); // 释放内存
return 0;
}
2. 使用 free
释放内存
动态分配的内存必须使用 free
函数释放，以防止内存泄漏。
3. 分配数组内存
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
int n = 5;
int *arr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
if (arr == NULL) {
printf("内存分配失败！\n");
return -1;
}
// 初始化数组
for(int i = 0; i < n; i++) {
arr[i] = i + 1;
}
// 输出数组元素
for(int i = 0; i < n; i++) {
printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
}
free(arr); // 释放内存
return 0;
}
六、小结
在本节中，我们学习了指针的基本概念、指针的操作、指针与数组的关系，以及动态内存管理。理解指针和动态内存管理是掌握C语言的关键，对后续学习数据结构和高级编程有着重要的作用。
七、实践与思考
实践：
指针练习：编写一个程序，使用指针实现字符串的复制功能（不用 strcpy
函数）。动态内存练习：编写一个程序，动态分配一个整数数组，输入数组元素并求出其平均值。
思考：
为何使用动态内存：为什么需要使用动态内存分配，而不是直接定义数组？ 指针安全：如何防止指针使用中的常见错误，如野指针、内存泄漏等？
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十一、下期预告
下一期，我们将分享C语言基础教程（七）：结构体与联合体，深入了解如何使用结构体和联合体来管理复杂数据，敬请期待！
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