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- 1. 内存和地址
- 1.1 内存
- 2. 指针变量和地址
- 2.1 取地址操作符
- 2.2 指针变量和解引用操作符（*）
- 2.2.1 指针变量
- 2.2.2 如何拆解指针变量
- 2.2.3 解引用操作符
- 2.3 指针的大小
- 3. 指针变量类型的意义
- 3.1 指针的解引用
- 3.2 指针 + - 整数
- 3.3 void*指针
- 4. const修饰指针
- 4.1 const修饰变量
- 4.2 const修饰指针变量
- 5. 指针运算
- 5.1 指针+ - 整数
- 5.2 指针- 指针
- 5.3 指针的关系运算
1. 内存和地址
1.1 内存
- 我们知道计算上CPU（中央处理器）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，那我们买电脑的时候，电脑上内存是8GB/16GB/32GB等，那这些内存空间如何高效的管理呢？
- 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
- 补充：⼀个比特位可以存储⼀个2进制的位1或者0
- 其中，每个内存单元，相当于⼀个学生宿舍，⼀个人字节空间里面能放8个比特位，就好比同学们住的八人间，每个人是⼀个比特位。
-每个内存单元也都有⼀个编号（这个编号就相当于宿舍房间的门牌号），有了这个内存单元的编号，CPU 就可以快速找到⼀个内存空间.- 生活中我们把门牌号也叫地址，在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语言中给地址起了新的名字叫：指针。
- 所以我们可以理解为：内存单元的编号=地址=指针
2. 指针变量和地址
2.1 取地址操作符
- 理解了内存和地址的关系，我们再回到C语言，在C语言中创建变量其实就是向内存申请空间，比如：
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
return 0;
}
- 比如，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：
- 0x0000002C3656F6C4
- 0x0000002C3656F6C5
- 0x0000002C3656F6C6
- 0x0000002C3656F6C7
- 那我们如何能得到a的地址呢？这⾥就得学习⼀个操作符(&)——取地址操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
printf("%p\n", &a);
return 0;
}
- 按照我画图的例子，会打印处理：0x0000002C3656F6C4
- &a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。
- 虽然整型变量占用4个字节，我们只要知道了第⼀个字节地址，顺藤瓜访问到4个字节的数据也是可行的
2.2 指针变量和解引用操作符（*）
2.2.1 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：0x0000002C3656F6C4，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
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中
char b = 'w';
char* pb = &b;//取出b的地址并存储到指针变量pb中
return 0;
}
- 指针变量也是⼀种变量，这种变量就是用来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解为地址。
2.2.2 如何拆解指针变量
- 这⾥pa左边写的是 int* ， * 是在说明pa是指针变量，而前面的 int 在说明pa指向的是整型(int)类型的对象
2.2.3 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，我们使⽤地址要找到⼀个房间，在房间里可以拿去或者存放物品
- 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里操作符(*)
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 100;
int* pa = &a;
*pa = 0;
return 0;
}
- 上⾯代码中第7行就使用了解引用操作符， * pa 的意思就是通过pa中存放的地址，找到指向的空间，* pa其实就是a变量了；所以* pa=0，这个操作符是把a改成了0.
- 有同学肯定在想，这里如果目的就是把a改成0的话，写成 a = 0; 不就完了，为啥非要使用指针呢？其实这里是把a的修改交给了pa来操作，这样对a的修改，就多了⼀种的途径，写代码就会更加灵活，后期慢慢就能理解了
2.3 指针的大小
- 首先我们先来了解一下cpu和内存之间是怎么传地址的
- cpu和内存之间有地址线，每个地址线有两种状态，即通和断，即二进制的1和0，那么32位机器上就有32根地址线，64位机器就有64根地址线
- 那么我们知道，指针就是地址，那么如果我们要能存储所有的地址，在32位机器上就要有4个字节的大小，64位的机器上就要有8个字节的大小
- 所以指针的大小只和机器是32位还是64位有关系，和指针是int * 类型或char * 类型无关
3. 指针变量类型的意义
- 指针变量的大小和类型无关，只要是指针变量，在同⼀个平台下，大小都是⼀样的，为什么还要有各种各样的指针类型呢？其实指针类型是有特殊意义的，我们接下来继续学习
3.1 指针的解引用
- 对比，下面2段代码，主要在调试时观察内存的变化
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 0x11223344;
int *pi = &n;
*pi = 0;
return 0;
}
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 0x11223344;
char *pc = (char *)&n;
*pc = 0;
return 0;
}
- 调试我们可以看到，代码1会将n的4个字节全部改为0，但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0
- 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（⼀次能操作几个字节）
- 比如： char* 的指针解引用就只能访问⼀个字节，而 int* 的指针的解引用就能访问四个字节
3.2 指针 + - 整数
- 先看⼀段代码，调试观察地址的变化。
- 我们可以看出， char* 类型的指针变量+1跳过1个字节， int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。这就是指针变量的类型差异带来的变化
- 结论：指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）
3.3 void*指针
- 在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void * 类型的，可以理解为无具体类型的指针（或者叫泛型指针），这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。但是也有局限性， void * 类型的指针不能直接进行指针的±整数和解引用的运算
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int* pa = &a;
char* pc = &a;//error
return 0;
}
- 在上面的代码中，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（如下图），是因为类型不兼容。而使用void *类型就不会有这样的问题
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
void* pa = &a;
void* pc = &a;
*pa = 10;//error
*pc = 0;//error
return 0;
}
- 这里报错是因为void *指针不能解引用
4. const修饰指针
4.1 const修饰变量
- 变量是可以修改的，如果把变量的地址交给⼀个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是 const 的作用
#include <stdio.h>
int main()
{
int m = 0;
m = 20;//m是可以修改的
const int n = 0;
n = 20;//n是不能被修改的
return 0;
}
- 上述代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就行修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n
- 但是如果我们绕过n，使⽤n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则
#include <stdio.h>
int main()
{
const int n = 0;
printf("n = %d\n", n);
int*p = &n;
*p = 20;
printf("n = %d\n", n);
return 0;
}
- 我们可以看到这⾥⼀个确实修改了，但是我们还是要思考⼀下，为什么n要被const修饰呢？就是为了不能被修改，如果p拿到n的地址就能修改n，这样就打破了const的限制，这是不合理的，所以应该让p拿到n的地址也不能修改n，那接下来怎么做呢？
4.2 const修饰指针变量
- 我们看下面代码，来分析：
#include <stdio.h>
//代码1
void test1()
{
int n = 10;
int m = 20;
int *p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
void test2()
{
//代码2
int n = 10;
int m = 20;
const int* p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
void test3()
{
//代码3
int n = 10;
int m = 20;
int *const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
void test4()
{
//代码4
int n = 10;
int m = 20;
int const * const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
int main()
{
//测试⽆const修饰的情况
test1();
//测试const放在*的左边情况
test2();
//测试const放在*的右边情况
test3();
//测试*的左右两边都有const
test4();
return 0;
- 结论：const修饰指针变量的时候
- const 如果放在 * 的左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本身的内容可变
- const 如果放在 * 的右边，修饰的是指针变量本身，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变
5. 指针运算
- 针的基本运算有三种，分别是：
- 指针+ -整数
- 指针- 指针
- 指针的关系运算（指针的大小比较）
5.1 指针+ - 整数
- 为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
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
- 例如用指针来遍历数组元素：
#include <stdio.h>
//指针+- 整数
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
for(i=0; i<sz; i++)
{
printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数
}
return 0;
}
- 运行结果为：
5.2 指针- 指针
- 指针 - 指针就是两个指针之间元素的个数（这两个指针必须是指向同一片区域，比如同一个数组）
- 比如利用指针求字符串长度
//指针-指针
#include <stdio.h>
int my_strlen(char *s)
{
char *p = s;
while(*p != '\0' )
p++;
return p-s;
}
int main()
{
printf("%d\n", my_strlen("abc"));
return 0;
}
5.3 指针的关系运算
- 比如利用指针的关系运算遍历数组：
//指针的关系运算
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较
{
printf("%d ", *p);
p++;
}
return 0;
}
最后，
恭喜你又遥遥领先了别人！
