1. 内存和地址
1.1 内存
我们知道计算机上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。
计算机中常见的单位(补充):
⼀个比特位可以存储⼀个2进制的位1或者0

内存单元的编号 == 地址 == 指针
举例说明:

1.2 究竟该如何理解编址
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。

硬件与硬件之间是互相独立的,那么如何通信呢?
答案很简单,用
"线"连起来。
而CPU和内存之间也是有⼤量的数据交互的,所
以,两者必须也用线连起来。
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。
2. 指针变量和地址
2.1 取地址操作符(&)
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
通过⼀个操作符(&)-取地址操作符得到a的地址。

&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,顺藤摸瓜访问到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,那地址值存放在哪里呢?
答案是:
指针变量中。
比如:
#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
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 如何拆解指针类型
我们看到pa的类型是 int* ,我们该如何理解指针的类型呢?
int a = 10;
int * pa = &a;
这里pa左边写的是 int* ,
* 表示pa是指针变量,
int 表示pa指向的变量a的类型是整型

2.2.3 解引用操作符(*)
int main()
{
int a = 100;
int* pa = &a;
*pa = 0;
return 0;
}
上面代码中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.
2.3 指针变量的大小
#include <stdio.h>
//指针变量的⼤⼩取决于地址的⼤⼩
//32位平台下地址是32个bit位(即4个字节)
//64位平台下地址是64个bit位(即8个字节)
int main()
{
printf("%zd\n", sizeof(char *));
printf("%zd\n", sizeof(short *));
printf("%zd\n", sizeof(int *));
printf("%zd\n", sizeof(double *));
return 0;
}
3. 指针变量类型的意义
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。



3.2 指针+-整数
先看⼀段代码,调试观察地址的变化
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 10;
char *pc = (char*)&n;
int *pi = &n;
printf("%p\n", &n);
printf("%p\n", pc);
printf("%p\n", pc+1);
printf("%p\n", pi);
printf("%p\n", pi+1);
return 0;
}
代码运行的结果如下:

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。指针+1,其实跳过1个指针指向的元素。指针可以+1,那也可以-1。
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(垃圾堆)。
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。
举例:
int main()
{
int a = 10;
int* pa = &a;
char* pc = &a;
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。

使用void*类型的指针接收地址:
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
void* pa = &a;
void* pc = &a;
*pa = 10;
*pc = 0;
return 0;
}
VS编译代码的结果:

void* 类型的指针可以接收不同类型的地址,但是无法直接进行指针运算。
那么 void* 类型的指针到底有什么用呢?
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。