前言

指针是C语言的灵魂，也是初学者和进阶者绕不开的难题。掌握指针的高级用法，不仅能提升代码效率，还能让你在系统编程、底层开发、算法实现等领域如鱼得水。本文将系统讲解多级指针、指针数组、函数指针与回调机制，配合丰富实例，助你彻底攻克指针难关。

一、多级指针（Pointer to Pointer）

1.1 基本概念

多级指针，顾名思义，就是指向指针的指针。最常见的是二级指针（int **pp），但实际上可以有任意多级。

示例：

 int a = 10;
 int *p = &a;      // p是指向int的指针
 int **pp = &p;    // pp是指向int*的指针

1.2 多级指针的应用场景

• 动态二维数组：如int **arr常用于动态分配二维数组。
• 函数参数：如修改指针本身的值（如void foo(int **p)）。
• 链表、树等复杂数据结构：如双重指针用于插入、删除节点。

示例：动态分配二维数组

 int rows = 3, cols = 4;
 int **matrix = (int **)malloc(rows * sizeof(int*));
 for(int i = 0; i < rows; i++) {
     matrix[i] = (int *)malloc(cols * sizeof(int));
 }
 // 使用matrix[行][列]访问

示例：通过二级指针修改指针本身

 void set_null(int **pp) {
     *pp = NULL;
 }
 
 int *p = malloc(sizeof(int));
 set_null(&p);
 // 现在p为NULL

1.3 多级指针的注意事项

• 解引用时要分清层级，**pp才是最终数据。
• 多级指针释放内存时要分层释放，避免内存泄漏。

二、指针数组与数组指针

2.1 指针数组（Array of Pointers）

指针数组是"数组"，数组的每个元素都是指针。

示例：

 char *strs[3] = {"hello", "world", "C"};
 for(int i = 0; i < 3; i++) {
     printf("%s\n", strs[i]);
 }

应用场景：

• 字符串数组
• 存储多个动态分配的内存块的指针

2.2 数组指针（Pointer to Array）

数组指针是"指针"，指向一个数组整体。

示例：

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

区别总结：

• char *a[10]：10个指向char的指针
• char (*a)[10]：指向10个char的数组的指针

三、函数指针（Function Pointer）

3.1 基本概念

函数指针就是指向函数的指针变量。其声明格式：

 返回类型 (*指针变量名)(参数列表)

示例：

 int add(int a, int b) { return a + b; }
 int (*funcp)(int, int) = add;
 printf("%d\n", funcp(2,3)); // 输出5

3.2 函数指针的应用

• 回调机制
• 实现多态（如不同算法的选择）
• 函数表/跳转表

示例：函数指针数组实现菜单

 void menu1() { printf("菜单1\n"); }
 void menu2() { printf("菜单2\n"); }
 void menu3() { printf("菜单3\n"); }
 
 void (*menus[3])() = {menu1, menu2, menu3};
 for(int i = 0; i < 3; i++) {
     menus[i]();
 }

四、回调机制（Callback）

4.1 什么是回调？

回调就是把一个函数的指针作为参数传递给另一个函数，在合适的时机调用它。

示例：排序时自定义比较函数

 int cmp(const void *a, const void *b) {
     return (*(int*)a) - (*(int*)b);
 }
 
 void sort(int *arr, int n, int (*cmp)(const void*, const void*)) {
     // 简化版冒泡排序
     for(int i = 0; i < n-1; i++) {
         for(int j = 0; j < n-1-i; j++) {
             if(cmp(&arr[j], &arr[j+1]) > 0) {
                 int tmp = arr[j]; arr[j] = arr[j+1]; arr[j+1] = tmp;
             }
         }
     }
 }
 
 int main() {
     int arr[5] = {5,2,4,1,3};
     sort(arr, 5, cmp);
     for(int i = 0; i < 5; i++) printf("%d ", arr[i]);
     return 0;
 }

4.2 回调的实际应用

• 排序、查找等算法的自定义规则
• 事件驱动编程（如GUI、网络编程）
• 插件机制、钩子机制

示例：事件驱动的回调

 typedef void (*event_cb)(int);
 void on_event(int code, event_cb cb) {
     printf("事件发生，代码：%d\n", code);
     cb(code);
 }
 void my_handler(int code) {
     printf("自定义处理：%d\n", code);
 }
 // 调用
 on_event(100, my_handler);

五、指针高级用法常见陷阱与调试技巧

5.1 常见陷阱

• 指针未初始化直接使用
• 指针越界
• 多级指针解引用混淆
• 内存泄漏与重复释放

5.2 调试技巧

• 使用gdb单步跟踪指针变化
• 使用valgrind检测内存问题
• 打印指针地址和内容辅助定位

六、总结

指针的高级用法是C语言高手的必经之路。多级指针、指针数组、函数指针和回调机制不仅是面试高频考点，更是实际开发的利器。建议多动手实践，结合调试工具，逐步掌握指针的精髓。