C语言深入理解指针（1）

前言

小陈也是学完了指针，还是有很多不多的地方，接下来会输出5篇博客去帮助自己彻底弄懂指针，以前的知识也需要复盘了呀。

内存和地址

1.1 内存

举个例子，去理解这两个的词，一个外卖员去送外卖，他首先需要知道的是客户的地址，所以他需要知道是哪个小区，哪个楼，哪个单元，门牌号是多少，层层递进，去找到客户的地址，这个地址的编号，也就是门牌号，就是内存的编号=地址=指针

计算机上的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，在内存中读数据，处理后的数据也会放回内存中，内存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，1个字节放8个比特位，1个宿舍可以放8个人。

 bit - ⽐特位    
 byte - 字节  
 KB
 MB
 GB
 TB
 PB  


1byte = 8bit 
1KB = 1024byte 
1MB = 1024KB 
1GB = 1024MB 
1TB = 1024GB 
1PB = 1024TB

1.2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。

32位机器有32根地址总线，每根线只有两态，表⽰0,1【电脉冲有⽆】，那么⼀根线，就能表⽰2种含义，2根线就能表⽰4种含义，依次类推。32根地址线，就能表⽰2^32种含义，每⼀种含义都代表⼀个地址。

2.指针变量和地址

2.1取地址操作符（&）

取地址操作符顾名思义就是取出这个值的地址，而且是较小的地址，创建变量其实就是向内存申请空间。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a = 10;//创建整型变量a，赋值为10。
 &a;//取出a的地址 0X006FFD70
 printf("%p\n",&a);
 return 0;
 }

&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。

2.2 指针变量和解引⽤操作符（* ）

2.2.1 指针变量

从取地址操作符（&）拿出的地址是一个数值，存储起来，放在指针变量中

#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
 //pa的类型是int ，int在说明pa指向的对象是int类型的，
 //*在说明pa是指针变量
 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 拆解指针类型

pa的类型是int*，我们该如何理解指针的类型

int a = 10;
int * pa = &a;

pa左边是int* * 说明pa是一个指针变量，int说明pa指向的是int类型的对象

int a =10; //a是int类型int * pa = &a; //pa在int* 类型

char ch = 'w';
pc = &ch; //pc的类型怎么写？

2.2.3 解引用操作符

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 = 100;
int* pa = &a;
*pa = 0;
return 0;
}

*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，把a改成了0。

2.3.4 指针变量的大小

32位机器假设有32根地址总线，每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0，那我们把32根地址线产⽣的2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。

如果指针变量是⽤来存放地址的，那么指针变的⼤⼩就得是4个字节的空间才可以。同理64位机器，假设有64根地址线，⼀个地址就是64个⼆进制位组成的⼆进制序列，存储起来就需要 8个字节的空间，指针变的⼤⼩就是8个字节。

#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;
}

结论：

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. 指针变量类型的意义

3.1 指针的解引⽤

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 int * pi = &n; 
 ///把n的地址放在pi指针变量中，pi指向的对象类型是int整型,pi的类型是int*
 *pi = 0; 
 //把指针变量pi改成0，找到n的地址，去改n
 return 0;
}

#include <stdio.h>
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 char * pc = (char *)&n;
 //强制转换类型，将int类型转换为char类型
 *pc = 0;
 return 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。

char * pc = (char *)&n;

*对该地址进行强转。char表示该地址存储的数据类型，表示操作的是一个地址，不加就会当作普通的强制转换，返回的是将n的地址作为一个整数，保留一个字节后的数据。

3.2 指针±整数

#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;
}

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;
 return 0;
}

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;
 *pc = 0;
 return 0;
}

总之用void类型可以接收任何类型的地址，但是无法直接直接进行指针运算
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。