手撕指针第一页

1. 理解内存和地址

1.1 内存

内存，顾名思义就是电脑用来存储数据的，当CPU（中央处理器）在工作时，不仅需要从内存中拿取数据也需要将数据放入内存当中，当把内存引入到现实当中，就像学校里面的宿舍楼一样，每个宿舍楼有许多间宿舍，每一间宿舍住着8个人，内存里面有许多的内存单元，每一个内存单元就像一间宿舍一样，而这个内存单元叫做字节，每个字节又相当于8个比特位，每一个比特位对应8人间的每一个人。

1.2 地址

宿舍有宿舍的地址，每一个内存单元也有自己的地址，宿管阿姨可以通过寝室号找的你的宿舍，而程序员也就可以通过地址找到内存里面存储的数据，在C语言中地址也叫作指针。

内存单元的编号==地址==指针

2. 指针变量

2.1 取地址操作符（&）

&：取地址操作符是将一个变量的地址取出来

当我们创建变量时，就会向内存申请一块内存空间，就像我们在外住宿时就会去酒店开一间房间，但我们要去房间住宿时，前台会给我们房间号找到这个房间，同样的，当我们需要将一个数据放到一块内存空间里面时，就要通过&（取地址操作符）找到这个变量的地址

我们可以通过监视窗口看见&a的值，再通过内存窗口发现a的地址和&a的值是一样的

所以&（取地址操作符）的作用就是获得一个变量的地址，然后我们通过这个地址将数据存储到变量里面

2.2 如何创建一个指针变量

简单介绍一下指针变量是什么：

指针变量就是一个存放指针（也就是地址）的变量

创建指针变量的基本格式：

解释：

左边分别是整形变量，字符变量，浮点型变量。右边是他们对应的指针变量。

这⾥p1，p2，p3左边写的是 int*，char*，double* ， * 是在说明p1，p2，p3是指针变量，⽽前⾯的 int ，char，double是在说明p1，p2，p3指向的是整型(int)，字符型（char），浮点型（double）类型的对象

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⽤操作符(*)

1.（*）解引用操作符对比生活，他就像一把钥匙，当我们知道一个房间号（地址），想要拿到里面的东西，就需要一把钥匙把房间打开才能拿到里面的东西，当然出来从里面拿东西也可以将里面的东西腾出来，放入新的东西。

2.printf("%d",*p);p里面存放着a的地址，我们用钥匙（*）打开这个地址，就可以看见里面存放的东西也就是100

3.*p=10;就是将10放入到p所指向的地址里面去，从而改变了a的值

2.4 指针变量的大小

我们知道，32位机器下有32根地址总线，每一根脉冲信号为0或1，而这些脉冲信号组成的二进制序列当做⼀个地址，那么⼀个地址就是32个bit位，需要4个字节才能存储，如果用指针变量来存储一个地址，至少需要4个字节才能存储，同理在64位机器下需要8个字节才能存储这些地址

小结：

• 32位平台下地址是32个bit位，指针变量⼤⼩是4个字节
• 64位平台下地址是64个bit位，指针变量⼤⼩是8个字节
• 注意指针变量的⼤⼩和类型是⽆关的，只要指针类型的变量，在相同的平台下，⼤⼩都是相同的。

3. 指针变量的意义

既然各种各样的指针在相同平台下的大小都是相同的，为什么还要弄这么多的指针类型，用一个指针不就行了吗?那么接着往下看，你就会知道设计师为什么这么设计。

3.1 指针的解引用

用例1：

当我们创建一个整形变量，并且给他赋0x11223344（因为8位的16进制数刚好可以占满4个字节），当用整形指针来接收a的地址，再将p解引用再赋值为0时，通过内存窗口可以看见，4个字节全部被修改为0.

用例2：

但我们用字符指针来接收a的地址时，再将p解引用再赋值为0时，通过内存窗口可以看见，发现只有第一个字节被修改为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 指针加减整数

通过代码我们可以发现，char*类型的指针+1跳过一个字节，而int*类型的指针+1跳过4个字节，指针的类型决定了指针向前或者向后走一步能跳过几个字节

3.3 void*类型的指针

3.3.1 void类型

1.void类型和char，int，double等类型的区别是：void类型不能用来声明变量

下面这种声明变量是错的
void a=10;
2.void类型也常常出现在函数返回值，表示该函数无返回值
void compar（参数1，参数2）;
3.void类型也可以出现在函数参数里
int fun(void);          int fun();
这两种写法是等价的，都表示不需要给函数传递参数

3.3.2 void*指针

void*指针也叫做泛型指针（无具体类型的指针），他可以用来接收各种类型的指针，但是他不能直接进行指针加减整数和解引用的操作，需要进行强制类型转换才能进行指针加减整数和解引用的操作

两段代码对比，用void*类型的指针来接收int*类型的指针是可以的，但是直接对p解引用是错误的，我们需要将void*类型强制转换为int*类型才能使用

⼀般 void* 类型的指针是使用在函数参数的部分，用来接收不同类型数据的地址，这样的设计可以实现泛型编程的效果。使得一个函数来处理多种类型的数据，在下面讲到qsort函数时，我们会对void*的使用有更深的了解

4. 指针的运算

4.1 指针加减整数

指针加减整数表示指针可以跳过几个字节

数组在内存中是连续存放的，我们将3的地址给到p，当我们对p进行加一操作时，可以发现在3地址的基础上加上了4个字节，得到了4的地址，从而访问到了4，同理，1,2,5也是同样的原理

4.2 指针减指针

指针加减整数我们知道得到的还是指针，那么指针减指针得到的就是整数，这个整数也就是两个指针之间相差多少个元素

arr[0]和arr[5]之间相差20个直接，而int*类型加1跳过4个直接，所以p1-p为5

有指针减指针，有指针加指针吗？

看看下面这两段代码

两个指针相加的到的是指针还是整数？答案是都不是，这种写法是错误的。

4.3 指针的关系运算

指针的关系运算简而言之就是指针比大小，指针不都是地址吗？地址也有大小吗？答案是地址也有大小

我们可以看出p1的值比p的大，而这两个值分别是a[3]和a[0]的地址，所以指针是可以比较大小的

5. 野指针

5.1 常见的三种野指针

1.未进行初始化的指针

创建了int*类型的指针，但是并没有给p赋值，所以不知道p指向何处，故p为野指针

2.越界访问的指针

第11个数打印的是随机值，指针指向的地址超出arr，p就是野指针

3.指针指向的空间被释放掉

在test（）里面创建了一个n变量，返回n变量的值，用p来接收，但是当&n返回时，也就是出test（）函数是，n变量就已经被销毁了，虽然还能打印出n的值，但是p是一个野指针。

5.2 如何规避野指针

1.创建指针变量时，对指针进行初始化，如果指针没有明确的指向时，可以将指针初始化为NULL，NULL是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错

2.防止指针越界访问，我们向内存申请了多少空间，那就让指针在申请的空间内进行使用，不要超出范围访问

3.当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问，同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL

4.避免返回局部变量的地址

6.传值调用和传址调用

我们在写自定义函数时常常会进行传参，参数可分为传值和传址

6.1 传值调用

这是一个交换函数，我们将实参传给形参，然后形参进行交换，最后发现x和y的值没有发生改变，这是因为当实参传给形参时，形参是实参的一份临时拷贝，当函数进行结束后，形参会被销毁，而在整个函数进行过程中一直是形参在参与运算，实参一点也没有参与，所以最后实参的值不会被改变，形参和实参分别占有不同的内存块，对形参的修改是不会改变实参的。