C语言——深入理解指针（1）

目录

1.内存和地址

a 内存的理解 

b 如何理解编址 

2.指针变量和地址

  a 取地址操作符

b 指针变量  

c 解引用操作符 

d 指针变量的大小 

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1.内存和地址

a 内存的理解 

        假想这样一个场景，你的朋友找你玩，到了你家小区，如何让她迅速的找到你家呢？当然有很多方法，最直接有效的方法是你告诉她你家在几栋几号，这样就可以通过编号来迅速找到你。此时几栋几号就是你的地址。

        当然，计算机CPU在处理数据的时候，需要的数据是在内存中读取的，处理后的数 据也会放回内存中，那么如何高效简洁的管理空间呢？其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元，每个内存单元的大小取1个字节。

        当然，需要我们了解一下计算机的进制转换，

       1字节（byte）= 8比特（bit）；比特是计算机中的最小内存单位

       1KB =1024字节；      1MB=1024KB 

       1GB = 1024 MB；      1TB=1024GB

b 如何理解编址 

        CPU访问内存中的某个字节空间，必须知道这个字节空间在内存的什么位置，而因为内存中字节很多，所以需要给内存进行编址(就如同宿舍很 多，需要给宿舍编号⼀样)。 计算机中的编址，并不是把每个字节的地址记录下来，而是通过硬件设计完成的。 正如钢琴、吉他上面没有写上“都瑞咪发嗦啦”这样的信息，但演奏者照样能够准确找到每⼀个琴弦的每⼀个位置，这是因为制造商已经在乐器硬件层面上设计好了，并且所有的演奏者都知道。本质是⼀种约定出来的共识！

        首先要明白计算机有很多硬件，这些硬件不完全相同，但是要分工协作共同完成工作，那么怎么能实现这个功能呢？那就更简单了，就是用线将它们连接起来。而我们真正需要注意的一个线叫做地址总线，可以这么理解，32位的计算器有32条这样的线，每个线有两种状态，分别是0和1，那么32根线一共能表示2^32种状态，这样的每个状态就是我们的一个地址，他们分别储存在不同的硬件上，地址信息被下达给内存，在内存上，就可以找到该地址对应的数据，将数据在通过数据总线传入CPU内寄存器。

        简单的说，内存单元的编号==地址

        一句话简明的说，地址就是指针，内存单元的编号  ==  地址  ==  指针

2.指针变量和地址

  a 取地址操作符

在c语言中，我们创建一个变量的实质就是向内存申请一块空间 ，举个例子，我们创建一个变量a

int a = 10;//这个实质是向内存申请4个空间来存放a的数值

就是这个东西，每一个字节有一个编号 

 

那我们如何获取a的地址呢？，这里就要用到取地址符号了& 

取地址符号是单目操作符号，我们之前

结合我们常使用的打印数字来说明 

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;printf("%d", &a);return 0;
}

这里这个取地址符号就取出a中较小地址，进行打印处理

我们这里用%p打印处理看看 

 

虽然我们这里是较小的地址，但是是不是可以顺藤摸瓜我们直接获取其他地址啊，其实不同类型的指针的权限是不同的，这里我们后边说

好了，上边的这个&a其实就是一个指针变量，那么我们P=&a的话，这个P就是指针变量

b 指针变量  

        那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，比如：0x006FFD70，这个数值有时候也是需要存储起来，方便后期再使用的，那我们把这样的地址值存放在哪里呢？答案是：指针变量中。

        那么指针变量我们怎么表示呢？在c语言里用以下表示

int* pa = &a;

 如何拆解指针类型？

 

OK，下面我们来看看这个该怎么写

char ch = ‘m’；
pc = &ch；//pc的类型怎么写

好滴，聪明的我已经知道了要用char*了，哈哈哈哈 

c 解引用操作符 

        我们将地址保存起来，未来是要使用的，那怎么使用呢？ 在现实生活中，我们可以通过仓库编号直接去拿放东西，C语言中其实也是⼀样的，我们只要拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针）指向的对象，这里必须学习⼀个操作符叫解引用操作符(*)。 

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int* pa = &a;*pa = 0;//解引用符号应用return 0;
}

上述代码中的*pa就是解引用操作符，它的作用是通过pa的地址来找到对应地址的值，所以说*pa其实就是a，我们可以通过打印a，和*pa来进行验证 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int* pa = &a;*pa = 0;printf("a=%d\n", a);printf("*pa=%d\n", *pa);return 0;
}

从而我们得到

 

其实取地址操作符&和解引用操作符*在一定程度上是互逆的，我们可以这样写

int a = 10;
*&a = 0;

然后我们可以看到结果

 

 

到了这里，有些同学会疑惑，既然我们通过了一个指针变量使a变为0，那为何不直接把a赋值为0，而要绕一圈子里？

其实这里就是将a交给pa来处理的，多一种处理方式。举个例子，就是有些大官看不惯一个人，他不好自己出手，就交给自己的小弟出手来解决，这种感觉，随着指针的学习，会越来越理解。

d 指针变量的大小 

        说来说去，指针就是内存变量，既然是变量，就会有他的大小，要想知道指针变量的大小，我们还要从内存说起。我们已经知道，32内存位计算器有32条地址总线，每条线有1和0两个状态，那么一个内存的编号就有32条地址线表示，一条地址线占一个比特位，那么32条地址线就是32个比特位，因此就是4个字节。同理，64位计算机的话，就是8个字节。我们可以通过sizeof函数来进行验证，验证代码如下

#define _crt_secure_no_warnings
#include <stdio.h>
int main()
{printf("%zd\n", sizeof(char*));printf("%zd\n", sizeof(short*));printf("%zd\n", sizeof(int*));printf("%zd\n", sizeof(float*));printf("%zd\n", sizeof(long*));return 0;
}

我们首先在x86环境里验证

 

可以发现无论哪个类型的指针变量的大小都是4。

然后我们在x64环境里进行验证

 

发现每个指针变量的大小都是8个字节。

上边的验证也很好的说明了指针就是内存，32位系统一个内存是4个字节，因而其指针变量大小也是4个字节。64位系统一个内存是8个字节，因而指针变量大小也是8个字节。