【C语言】指针详解（一）

news2024/12/28 10:31:54

1.内存和地址

1.1内存

1.2如何理解编址

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拆解指针类型

2.2.3解引用操作符

2.3指针变量大小

1.内存和地址

1.1内存

在讲内存和地址之前，我们想有个生活中的案例:
假设有一栋宿舍楼，把你放在楼里，楼上有100个房间，但是房间没有编号，你的一个朋友来找你玩，如果想找到你，就得挨个房子去找，这样效率很低，但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况，给每个房间编上号，如:

生活中，每个房间有了房间号，就能提高效率，能快速的找到房间。

如果把上面的例子对照到计算中，又是怎么样呢?

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。

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

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，就好比学生们住的八人间，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

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。

钢琴、吉他上面没有写上“都瑞咪发嗦啦”这样的信息，但演奏者照样能够准确找到每一个琴弦的每一个位置，这是为何?因为制造商已经在乐器硬件层面上设计好了，并且所有的演奏者都知道。本质是一种约定出来的共识!

硬件编址也是如此

首先，必须理解，计算机内是有很多的硬件单元，而硬件单元是要互相协同工作的。所谓的协同，至少相互之间要能够进行数据传递。
但是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。
不过，我们今天关心一组线，叫做地址总线。

我们可以简单理解，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。
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（&）

我们在这里学习取地址操作符&

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	&a;//取出a的地址
	printf("%p\n", &a);
	return 0;
}

按照我画图的例子，会打印处理:006FFD70，&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，比如:0x006FFD70，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;//将取出的地址存放在p中
	return 0;
}

2.2.2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?

那如果有一个char类型的变量ch,ch的地址，要放在什么类型的指针变量中呢?

//pa的类型应写为

char *pa = &ch

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用操作符(*)。

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int *pa = &a;//将取出的地址存放在p中
	*pa = 0;
	return 0;
}

上面代码中第6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指针变量大小

前面的内容我们了解到，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>
int main()
{	
	//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bt位(即8个字节)

	printf("%zd\n", sizeof(char*));
	printf("%zd\n", sizeof(short*));
	printf("%zd\n", sizeof(int*));
	printf("%zd\n", sizeof(double*));
	return 0;
}