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Resolvi fazer esse código simples, onde tenho um vetor vazio e uma função que preenche ele apenas com uma letra que o usuário digitar, mas não estou conseguindo imprimir.

Se uso aquele printf() comentado, ele funciona, mas se imprimo fora não da nada. E se tento imprimir la na função main(), sai com m 2 no final. Por que?

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define TAM 3

void preencher(char *str, char letra){
    int c;

    for (c=0; c<TAM; c++){
        *str = letra;
        //printf("%c", *str);
        *str++;
    }

    while (*str) printf("%c", str++);
}

int main(){
    char str[TAM], letra;

    scanf("%c", &letra);

    preencher(&str, letra);
}

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Tem vários erros neste código. Está passando um array por referência, sendo que todo array já é uma referência.

Se vai usar uma variável para andar pelo array, use-a em vez de acessar o ponteiro direto. Se vai acessar o ponteiro não crie uma variável. Mas eu criaria a variável porque andar pelo array sem copiar seu endereço fará o apontamento original mudar de posição e terá problemas posteriores, que é o principal problema que não consegue usar depois.

Não está colocando o terminador que toda string precisa (imagino que esteja querendo criar uma string.

Para imprimir nem precisa fazer nada além de chamar a função de impressão como string. Se quiser fazer na mão, é o mesmo código do preenchimento, só que faz a impressão.

Assim funciona:

#include <stdio.h>
#define TAM 3

void preencher(char *str, char letra) {
    for (int c = 0; c < TAM - 1; c++) str[c] = letra;
    str[TAM - 1] = 0;
    printf("%s", str);
}

int main(){
    char str[TAM], letra;
    scanf("%c", &letra);
    preencher(str, letra);
}

Veja funcionando no ideone. E no repl.it. Também coloquei no GitHub para referência futura.

Tem maneiras melhores de fazer isso.

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O @Maniero já lhe indicou os vários erros que tinha, mas eu acho importante referir que deve sempre estar atento ao que está a tentar fazer, pois em muitos casos já existem funções prontas para tal.

No caso você já inclui <string.h>, logo pode utilizar a função memset que lhe permite atribuir um valor a uma zona de memória byte a byte. Se estiver a atribuir em um vetor de char irá funcionar como esperado.

Exemplo:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define TAM 3

int main(){
    char str[TAM + 1]; //+1 para o terminador
    char letra;
    scanf("%c", &letra);
    memset(str, letra, TAM); //colocar a letra repetidamente, igual ao preencher que tinha
    str[TAM] = '\0'; //colocar o terminador no fim da string
    printf("%s", str); //mostrar
}

Note que eu usei o tamanho da string como TAM + 1 e coloquei o terminador em TAM, ficando efetivamente com TAM letras escritas. Alternativamente pode alocar apenas TAM e colocar o terminador em TAM - 1 (como fez o @Maneiro), ficando com TAM - 1 letras escritas.

Veja o código no Ideone

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Caso queira imprimir um vetor de caracteres ao inves de uma string,pode fazer o seguinte:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define TAM 3

void preencher(char *str,char letra){

int c;

printf("Conteudo do vetor: ");

 for (c=0; c < TAM; c++){
    str[c] = letra;
    printf("%c ", str[c]);
 }

}

int main(){

char str[TAM], letra;

printf("Digite uma letra:");
scanf("%c", &letra);

preencher(str,letra);
return 0;

}

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