【C语言】走进指针世界（下卷）

前言

在“走进指针世界（上卷）”中，我们已经说过：什么是指针、内存和地址，指针的使用、声明、初始化，取地址运算符、解引用运算符以及这两者关系，还有指针赋值。

在正式使用指针进行各种代码的编写之前，在这篇“走进指针世界（下卷）”里，让我们再了解一些指针的重要的前置知识吧。

指针变量的大小

指针变量有大小吗？ 答案是有的。我们知道，sizeof是一个操作符， 其作用是返回一个对象或类型所占的内存字节数。就像整型变量、字符型变量等可以用sizeof计算大小一样，指针变量也可以这样计算大小：

#include<stdio.h>int main()
{int a = 10;int* p = &a;printf("%zd\n", sizeof(p));return 0;
}

在vs2022的x86（32位环境）下我们可以得出这样的运行结果：

如果改成x64（64位环境），就是这样的运行结果：

 所以我们知道指针变量p的大小就是4或8个字节。

指针变量大小与指向类型的关系：

p是指向整型变量的指针变量，那指向字符型变量的指针变量有多大呢？我们可以再用同样的方式进行观察：

char a = 'a';
char* p = &a;
printf("%zd\n", sizeof(p));
return 0;

x86（32位环境）下结果：

x64（64位环境）下结果：

可以看到指向字符型变量的指针变量的大小同样是4或8个字节。我们可以继续去观察指向其他类型变量的指针变量的大小，最终会发现都是4或8个字节（取决于环境）。

为什么呢？

明白这个问题我们必须知道地址是怎么产生的。

计算机中的编址，是通过硬件设计完成的。

计算机中有很多的硬件单元，硬件单元之间互相协同工作，而协同工作需要相互之间能够进行数据传递。硬件之间相互独立，它们的通信方式是用“线”连起来。CPU和内存之间有大量的数据交互，所以这两者也用线连起来。

32位机器有32根地址总线，每根线只有两态，表示为0或1（电脉冲有无），那么一根线可以表示两种含义，32根线就可以表示2^32种含义，每种含义可以表示一个地址。

既然把32根地址线产生的2进制序列当作一个地址，那么一个地址就是32个bit位，需要4个字节来存储。所以，指针变量的大小就是4个字节。 

在这个分析的过程中，我们可以看出，指针变量的大小与该指针指向的数据类型确实是无关的，只与是32位环境还是64位环境有关。

指针变量类型的意义

既然指针变量的大小都是4或8个字节，那么你可能会好奇指针变量类型的意义在哪呢？现在我们就来了解一下指针变量类型的意义。

对于解引用的意义：

第一个方面的意义在于解引用，指针类型的意义决定了在对指针解引用时有多大的权限，或者说一次能操作几个字节：

*pa=0之后： 

从内存窗口我们可以看出，在对指向int类型的指针变量pa解引用并赋值0时，我们把4个字节（00为一个字节）都该为了0。

如果将同样的动作施加于一个指向char类型的指针变量，会发生什么？

*pa=0之后：  

可以看到，我们只能操作一个字节。

 所以当指针变量指向的类型不同，即指针变量的类型也不同时，解引用的权限可能是不同的。

对于指针加减整数的意义：

指针变量的类型还决定了指针加减一个整数时，实际移动的字节数。或者通俗点说，指针向前或向后走一步有多大距离。

我们在vs的x86下，用%p打印观察地址。发现同一个整型变量，我们用两个不同类型的指针存储它的地址，在加1后地址的变化不相同。我们知道一个内存单元为1个字节，每个字节有自己的编号即地址，所以pa+1加了4个字节，而pc+1加了1个字节。

其实，pa+1时，加的并不是整数1，而是1*sizeof(int)，pc+1时，加的是1*sizeof(char)。 

void*指针

有一种特殊的指针类型，void*指针，也就是无具体类型的指针，也叫泛型指针。

这种指针有其优缺点。

优点： 

它的优点就是既然是泛型指针，在接收一个地址的时候无需局限于某个类型的地址，可以把任意类型数据的地址交给它。比如下面这个代码是合法的：

int a = 10;
void* p = &a;

当我们遇到不知道具体类型的地址又需要用指针存储时，void*指针就可以派上用场。

缺点：

但是它也有自己的缺点，就是无法直接进行指针的加减整

数运算和解引用运算，因为它不知道要操作几个字节。

int a = 10;
void* p = &a;
printf("%d\n", *p);//会报错

const修饰指针

有时，我们不希望指针指向的内容被修改，那么我们就可以使用const对其进行修饰。

还记得const的用法吗？

int a = 100;
a = 200;

在这个代码中，我们把a的值改变了。

​
const int a = 100;
a = 200;//会报错

而我们用const修饰变量a时，a变成了“常变量”，本质上还是个变量，但是不能被修改。

那么现在我们再看一个代码：

我们用const修饰变量n的声明时，我们本意是希望n的值不会被修改，而通过指针我们却间接改掉了变量n的值，那么我们怎样才能达到我们的预期呢？

 

当我们在指针变量p的声明时用cconst进行修饰，就无法再通过刚才的方式修改n的值，而是会报错了。

const与*的前后关系

 在声明一个指针变量并想要用const进行修饰时，我们需要注意的一点是const和*的先后关系。因为当const放在*前面时，无法被修改的是指针指向的内容，当const放在*后面时，无法改变的是指针的指向：

注意，const放在*前面时，在int前还是后都是一样的效果：

 

而当const放在*后面时，才会有根本的改变：

还有一种情况，当我们在*的前后都放上const，那就变成了指向和指向的内容都无法修改：

 

总之，可以根据我们不希望被修改的内容来决定const的用法，并且在需要使用const的时候不要吝啬使用，因为它可以在我们不小心修改了不应该修改的内容时及时给出警告。 

那么，到此为止，“走进指针世界”就结束了，后面我还会持续更新指针相关的更多内容，希望大家发现错误可以向我指正^_^