c语言的变量和指针,怎么理解?

news2024/10/4 23:24:01

学会应用指针是C语言程序员的分水岭,也是C程序员级别的试金石。

变量可以分为基础变量、数组变量、指针变量,其中数组变量非常特殊,可以进一步分为基础数组变量和指针数组变量,所以暂时不考虑数组变量。假设我们在32位计算机上工作。

先看看简单的基础变量。

 short var = 0x1234;
 var = 0x4321;
 printf("var = %#x\n", var);
 printf("&var = %#x\n", &var);
 ​
 // 程序输出:(为方便说明这里的地址是虚构的,实际情况很可能不一样)
 // var = 0x4321
 // &var = 0xABC00000

这里考虑short为2字节大小。第一行代码是声明语句,都知道short是变量类型,var是变量名称,0x1234是变量值。第二行代码是赋值语句,将变量var的值修改为0x4321。第三行代码是将变量var的值输出。第四行代码是将变量var的地址输出,C语言中&表示取变量地址。

那变量本身和数据,计算机是怎么存储和使用的?

 上图是变量在内存中的分布情况。变量声明语句会让编译器自动分配2字节大小的内存,例如:内存0xABC00000~0xABC00001,而变量名只是给程序员使用这个内存数据的代称。比如,接下来赋值语句var = 0x4321;就让变量var的内存数据被修改为0x4321。请记住这些事所有变量的特性,只是他们所存储的数据值类型有差异。

继续上面的代码,在看看简单的指针变量。

 short *pvar = (short *)0x12340000;
 pvar = &var;
 printf("pvar = %#x\n", pvar);
 printf("*pvar = %#x\n", *pvar);
 ​
 // 程序输出:(接着上面一段代码)
 // pvar = 0xABC00000
 // *pvar = 0x4321

第一行代码是声明语句,都知道short *是指针变量类型,pvar是变量名称,(short *)0x12340000是变量值。第二行代码是赋值语句,将变量pvar的值修改为&var(示例中是0xABC00000)。第三行代码是将变量pvar的值输出。第四行代码是指针变量特有的操作*,稍后讲解。

那指针变量本身和数据,计算机是怎么存储和使用的?

 上图是指针变量pvar和普通变量var在内存中的分布情况。在32位系统中中,编译器会为指针变量自动分配4字节大小的内存,例如:内存0xDEF00000~0xDEF00003,而变量名是给程序员使用这个内存数据的代称。因赋值后,这个指针变量pvar的数据值正好是变量var的首地址,一般就称呼pvar是指向var的指针。此时两种类型变量就能互相转化为另一种类型变量。

继续上面的编码,看看这段互转的代码。

 printf("complex var = %#x\n", *(short *)(&var));
 printf("complex pvar = %#x\n", &(*pvar));
 ​
 // 程序输出:(接着上面一段代码)
 // complex var = 0x4321
 // complex pvar = 0xABC00000

不知细心的读者发现没有,虽然变量var占用2字节内存,但指针变量pvar只指向var的首地址0xABCD0000,那*pvar怎么知道数据是占用2字节呢?简单,声明指针变量时指定了short *类型。那要是强行将类型转换为char *int *会怎样呢?

 char *pchar = (char *)&var;
 int *pint = (int *)&var;
 printf("converted *pchar = %#x\n", *pchar);
 printf("converted *pint = %#x\n", *pint);
 ​
 // 程序输出:(接着上面一段代码)
 // converted *pchar = 0x21
 // converted *pint = 0x24321

变量pint可能输出其他值,或者它的高位2字节数据可能随机。

指针变量已经基本入门。继续深入下去会涉及到指针变量运算(+/-运算)、数组指针、多级指针(指针的指针)、函数指针等。

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