深入了解指针（一）

前言

指针可是数据结构的基础，其内容及重要又繁多，之前没有时间整理出来，现在放假了怎么说也要写一个，既是对前面的总结和梳理，也可以用来以后的查找知识，ok，废话不多，直接启动。

指针是什么

指针是C语言中的一种特殊数据类型，它存储了一个变量的内存地址。通过指针，我们可以直接访问和修改该内存地址上存储的值。指针变量本身也有自己的存储地址，而指向指针变量的存储地址就被称为指针的指针，即二级指针。多级指针的定义就是定义时使用多个"*"号。

1内存和地址

1.1内存

我们知道你的代码中的变量常量都是放在内存中的，我们电脑大多是4g或8g内存，这些内存空间被平均分了许多份，每份大小是1个字节

下面是常见的内存大小单位以及换算

我们可以把整个内存当成一个酒店，每个空间当作一个房间，那么每个房间的门牌号就是地址，我把地址告诉你了，你自然就能找到那个房间了。而在C语言中地址就是指针。

1.2地址的写法

我们知道你电脑cpu和内存要互相协同⼯作的。所谓的协同，⾄少相互之间要能够进⾏数据传递。那么如何通信呢？答案很简单，⽤"线"连起来，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。如此一来每个字节大小的空间就被编好地址了。

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。

当然了，为了书方便我们写地址是以16进制写的，对32位机器如果某个空间地址是

10000000 10000000 10000000 10000000

换算成16进制就是0XF0 F0 F0 F0 前面的0X表示这个数是16进制，且字母大写

取地址操作符（&）

理解了内存和地址的关系，我们再回到C语⾔，在C语⾔中创建变量其实就是向内存申请空间，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

很明显他们里面存放的值分别是0a 00 00 00，用小端换算成10进制就是10

那我们如何能得到a的地址呢？用到操作符&

当然了这里的地址是4个地址中最小的那个，你可以理解为从这个地址开始向后4个字节都是a的空间，于是乎我们顺藤摸瓜就能找到另外三个了

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

2指针变量和地址

2.1取地址操作符&和指针变量

将指针存储起来，可以⽅便后期再使⽤的，那我们把这样的地址值存放在哪⾥呢？答案是：指针变量中，用什么方法呢？答案是取地址操作符

#include<stdio.h>
int main()
{
   int a = 10;
   int* p = &a;
   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。

指针变量的类型：对应数据类型加上一个*

int对应int*

char对应char*

double对应double*

以此类推

可以理解为*是在说明他是个指针，而前面的int则说明它指向的地址里的数据是int类型，这个地址的值就被存到这个指针变量里了

2.2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？

这里就要用到解引用操作符*了

和明显我们通过*p找到了a并且打印了出来，

这里我们通过指针p修改了a的值

可能有同学会觉得麻烦，感觉不如直接打印a或者修改a， 但以后函数的传值与传址就会明白了

2.3 指针变量的⼤⼩

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

x64环境下的

x86环境下

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

x会将a的4个字节全部改为0，y只是将b的第⼀个字节改为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。

3.2void* 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。

int main()
{
   int a = 10;
   void* p = &a;
   *p = 0;
   p++;
   return 0;
}

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，

4. const修饰指针

4.1 const修饰指针变量

int main()
{
   int a = 10;
   const int* p = &a;
   *p = 5;
   return 0;
}

这时无法通过*p修改a的值

这时不能改变p的值

但是你可以通过二级指针的方法绕过去，可事实上不该这样做，因为他既然被const修饰了就说明写他的人不希望它被改变，

int main()
{
   int a = 10;
   int b = 5;
   int* const p = &a;
   int** b = &p;
   int*x = &b;
   b = &x;
   return 0;
}

结论：const修饰指针变量的时候

• const如果放在*的左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变。

但是指针变量本⾝的内容可变。

• const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本⾝，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指

向的内容，可以通过指针改变

5. 指针运算

指针的基本运算有三种，分别是：

• 指针+- 整数

• 指针-指针

• 指针的关系运算

5.1 指针+- 整数

因为数组在内存中是连续存放的，只要知道第⼀个元素的地址，顺藤摸⽠就能找到后⾯的所有元素。

5.2 指针-指针

我们通过这个实现了strlen函数

//指针的关系运算
#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int *p = &arr[0];
 int i = 0;
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较
 {
 printf("%d ", *p);
 p++;
 }
 return 0;
}

5.3 指针的关系运算

//指针的关系运算
#include <stdio.h>
int main()
{
 int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
 int *p = &arr[0];
 int i = 0;
 int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
 while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较
 {
 printf("%d ", *p);
 p++;
 }
 return 0;
}

6. 野指针

概念：野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）

6.1 野指针成因

1. 指针未初始化

# include <stdio.h>

int main ()

{

int *p; // 局部变量指针未初始化，默认为随机值

*p = 20 ;

return 0 ;

}

2. 指针越界访问

# include <stdio.h>

int main ()

{

int arr[ 10 ] = { 0 };

int *p = &arr[ 0 ];

int i = 0 ;

for (i= 0 ; i<= 11 ; i++)

{

// 当指针指向的范围超出数组 arr 的范围时， p 就是野指针

*(p++) = i;

}

return 0 ;

}

3. 指针指向的空间释放

#include <stdio.h>
int* test()
{
 int n = 100;
 return &n;
}
int main()
{
 int*p = test();
 printf("%d\n", *p);
 return 0;
}

6.2 如何规避野指针

6.2.1 指针初始化

如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值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。

6.2.2 ⼩⼼指针越界

6.2.3 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

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

6.2.4 避免返回局部变量的地址

如造成野指针的第3个例⼦，不要返回局部变量的地址。

7. assert断⾔

assert.h 头⽂件定义了宏 assert() ，⽤于在运⾏时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报

错终⽌运⾏。这个宏常常被称为“断⾔”。

assert(p != NULL );

上⾯代码在程序运⾏到这⼀⾏语句时，验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ，程序

继续运⾏，否则就会终⽌运⾏，并且给出报错信息提⽰。

这个可以很好的处理野指针的问题

最后留个思考问题，函数传值与传址的区别，这就是我们为什么要学指针的一个原因。

总结

ok，今天的内容包括以下这些

1 .内存和地址

2. 指针变量和地址

3. 指针变量类型的意义

4. const修饰指针

5. 指针运算

6. 野指针

7. assert断⾔

也是相当多了，但关于指针我可能要写4篇博客吧，因为它真的很重要而且有难度，今天的算是把基础讲的差不多了，那么如果你觉得对你有帮助的话就点个免费的赞支持一下吧，谢谢！