C语言指针深入浅出1

1.内存和地址

1.1 内存

说起内存，我们可以举一个生活例子，用宿舍楼找房间的例子。
在一栋有很多房间的宿舍楼里，如果房间没有编号，找人就只能一间一间找，效率很低。为了更快找到目标房间，可以按照楼层给房间编号，例如：

一楼：101、102、103……
二楼：201、202、203……

这样一来，只要知道房间号，就能快速定位房间。

对应到计算机中：

宿舍楼可以理解为内存，
房间可以理解为内存中的存储单元，
房间号就相当于内存地址。

所以，内存地址的作用就是帮助计算机快速找到数据存放的位置。

对应到计算机中，计算机上的CPU（中央处理器）在处理数据时，需要的数据是放在内存中读取的，处理后的数据是放在内存中读取的，电脑的内存一般是8GB/16GB/32GB等，电脑将内存划分为一个一个的内存单元，每个内存单元的大小取1个字节。
注意：一个比特位可以存储一个二进制位的位1或者0。

1Byte=8bit1KB=1024Byte1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB1PB=1024TB

每个内存单元就像一个学生宿舍，里面可以存放数据。

一个字节有8 个比特位，就像一个宿舍住 8 个人，每个人代表 1 个比特位。

每个内存单元都有一个编号，这个编号就像宿舍门牌号。CPU 通过这个编号，就能快速找到对应的内存位置。

在计算机中，内存单元的编号叫做地址。
在 C 语言中，地址又叫做指针。
内存地址的编号，地址，指针三者之间等价。

1.2 对编址的理解

对编址的理解，要先理解，在计算机内有许多的硬件单元，硬件单元是要互相协同工作的，相互之间能够进行数据传递，计算机中用线连起来，对编址的理解就要了解地址总线。
CPU 访问内存时，会先给出一个地址。内存根据这个地址找到对应位置，再把数据交给 CPU。
地址是通过地址总线传递的。
地址总线由多根线组成，每根线只能表示0 或 1。
如果有 32 根地址线，就可以表示：2³²个不同地址
也就是说，CPU 最多可以找到 2³²个内存单元。
编址就是给内存中的每个存储单元分配一个唯一编号。
如果实在不理解，看下图：

2.指针变量和地址

2.1 取地址操作符（&）

在C语言中，变量创建的本质就是向内存中申请空间。

上述代码中，创建了整型变量a, 向内存中申请了4个字节，用来存放整数10，每个字节都有地址。


上述的代码就是创建了整型变量a，内存中申请4个字节，⽤于存放整数10，其中每个字节都有地址，上图中4个字节的地址分别是：

//因为是在X64平台下，所以有16位，如果在X86平台下，就是8位0x0000003C588FF8C40x0000003C588FF8C80x0000003C588FF8CC0x0000003C588FF8D0

讲解了这么多，要想得到a的地址，就要学习取地址操作符（&）

intmain(){inta=11;&a;//& -> 取出a的地址printf("%p\n",&a);return0;}

&a 取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址，虽然整型占4个字节，我们只需知道第一个字节，顺藤摸瓜访问就可以访问到4个字节的数据。

2.2 指针变量和解引用操作符（*）

2.2.1 指针变量

我们通过取地址操作符（&）拿到变量的地址是一个数值，这个数值有时候是需要存储起来的，方便后期进行使用，我们就可以将地址存放在指针变量中。
例如:

intmain(){inta=10;int*pa=&a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中return0;}

指针变量也是一种变量 ， 指针变量是用来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解成地址。

2.2.2 拆解指针类型

指针变量pa的类型是int*,我们应该这样来理解指针变量：

2.2.3 解引用操作符

我们将地址通过指针变量保存起来，要通过解引用操作符*来进行访问。解引用操作符*的作用是：通过指针中保存的地址，找到该地址对应的变量。

2.3 指针变量的大小

指针变量是用来存放地址的，地址有多大，指针变量就需要多大的空间。
32 位平台指针大小通常是4 字节，64 位平台指针大小通常是8 字节。


结论：

• 32位平台下（X86）环境下地址是32个bit位，指针变量的大小是4个字节
• 64位平台下（X64）环境下地址是64个bit位，指针变量的大小是8个字节
• 注意：指针变量的大小和类型是无关的，只要是指针类型的变量，在相同平台下，大小都是相同的。

3. 指针变量类型的意义

3.1 指针的解引用

//代码1intmain(){inta=0x11223344;int*pa=&a;*pa=0;return0;}//代码2intmain(){inta=0x11223344;char*pa=&a;*pa=0;return0;}

结论：指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大的权限（一次能访问几个字节）。
比如：char*的指针解引用就只能访问一个字节，而int*的指针的解引用就可以访问四个字节。

3.2 指针+ -整数

intmain(){inta=0x11223344;int*pa=&a;char*pc=&a;printf("pa = %p\n",pa);printf("pa + 1 = %p\n",pa+1);printf("pc = %p\n",pc);printf("pc + 1 = %p\n",pc+1);return0;}

结论：指针类型决定了指针向前一步或者向后一步走多大（步长）。

3.3 void* 指针

void*指针就是一种"通用指针"，他可以保存任意类型变量的地址，例如：int、char、float,可以理解为无意义的指针（或者叫泛型指针），但是，void*类型的指针不能直接运算或取值，使用前要先转成具体类型指针。

intmain(){inta=10;int*p=&a;char*pa=&a;return0;}

上述代码中，将⼀个int类型的变量的地址赋值给⼀个char*类型的指针变量。编译器给出了⼀个警
告，是因为类型不兼容，如果使用void*就没问题。

下面一段代码：

intmain(){inta=10;charb='w';int*p=&a;void*pa=&a;void*pb=&b;&pa=100;&pb='x';return0;}

VS编译代码的结果：

从上述中我们可以看到，void*类型的指针可以接受不同的地址，但是不能直接进行指针的运算。
一般void*类型的指针是使用在函数参数的部分，用来接收不同数据的地址，这样的设计可以实现泛型编程的效果，使得一个含函数用来处理多个数据。

4. 指针运算

指针运算一般分为三种，分别是：

• 指针+ -整数
• 指针-指针
• 指针的关系运算

4.1 指针 + - 整数

这里需要回顾一下数组的知识点，如果忘记的话点击链接就能跳转了：深入浅出数组。
数组在内存中是连续存放的，只要知道第一个元素的地址，顺藤摸瓜就能找到后面的所有元素。

intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

//第一种写法intmain(){intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int*p=&arr[0];//指针变量p取数组arr中的首元素for(inti=0;i<10;i++){printf("%d ",*(p+i));//*（p + i） 就是指针变量指向数组下标为i所对应元素的地址}return0;}//第二种写法intmain(){intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int*p=&arr[0];//指针变量p取数组arr中的首元素for(inti=0;i<10;i++){printf("%d ",*p);//先打印p所指向对象的指针p++;//p = p + 1}return0;}

4.2 指针 - 指针

指针减指针得到的是指针与指针之间元素的个数。也可以换一种方式来理解，就是指针 + - 一个整数得到的还是指针，将指针放在等号的同一边，就变成了指针减指针。前提：两个指针指向同一块空间。

intmain(){intarr[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};printf("%d\n",&arr[9]-&arr[0]);return0;}

介绍完指针减指针之后，我们来模拟实现一下strlen函数。
回顾一下strlen函数，相关介绍：strlen

size_tmy_strlen(char*p){char*start=&p[0];//存储数组首元素的地址while(*p!='\0')//当指针变量指到\0时，循环结束p++;returnp-start;//指针减指针}intmain(){charstr[20]="abcdef";// [a b c d e f \0]size_tlen=my_strlen(str);//传数组名，传的就是数组的地址printf("%zu\n",len);}

我在配合一张图片，让知识理解的更深。

4.3 指针的关系运算

常见的关系运算有以下操作符：

>>=<<===!=

指针就是地址，地址就是内存单元的编号，编号是一个数值，随着下的标增长，地址是由小到大变化的， 所以指针与指针之间可以用来进行关系比较。

intmain(){intarr[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int*p=arr;//将数组的地址存给指针变量pintsz=sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);//计算的是数组的大小//注意：因为数组在内存中是连续存放的，所以&arr[sz]编译不会报错，因为在内存中arr[sz]//的地址是已经存在的如果是直接使用arr[sz]，不加取地址操作符，就构成了越界访问while(p<&arr[sz])//运用了指针的关系运算{printf("%d ",*p);p++;}return0;}

完