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- 1. 内存和地址
- 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（*）
- 2.3 指针变量的大小
- 3. 指针变量类型的意义
- 3.1 指针的解引用
- 3.2 指针 +- 整数
- 3.3 void* 指针
- 4. const修饰指针
- 4.1 const修饰变量
- 4.2 const修饰指针变量
- 5. 指针运算
- 5.1 指针 +- 整数
- 5.2 指针 - 指针
- 5.3 指针的关系运算
- 6. 野指针
- 6.1 指针未初始化
- 6.2 指针越界访问
- 6.3 指针指向的空间释放
- 6.4 如何规避野指针
- 6.4.1 指针初始化
- 6.4.2 小心指针越界
- 6.4.3 指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性
- 6.4.4 避免返回局部变量的地址
- 7. assert断言
- 8. 指针的传值使用和传址调用
1. 内存和地址
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
每个内存单元都有一个编号，有了这个内存单元的编号，CPU就可以快速找到一个内存单元。
在计算机中，我们把内存单元的编号称为地址。C语言中给地址起了新的名字：指针
所以我们可以理解为：内存单元的编号 = 地址 = 指针
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。
硬件编址也是如此
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（&）
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，其中每个字节都有地址，上图中4个字节的地址分别是：
0x006FFD70
0x006FFD71
0x006FFD72
0x006FFD73
那我们如何能得到a的地址呢？
这里就得学习一个操作符(&)-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;
}
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（*）
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。
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。
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* ， * 是在说明pa是指针变量，而前面的int 是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。
在C语言中，我们只要拿到了地址，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;
}
上面代码中第7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，指针变量的大小就是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
指针变量的大小和类型无关，只要是指针变量，在同一个平台下，大小都是一样的，为什么还要有各种各样的指针类型呢？
其实指针类型是有特殊意义的
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。
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。
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。
3.2 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。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：
#include <stdio.h>
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;
}
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。
4. const修饰指针
4.1 const修饰变量
变量是可以修改的，如果把变量的地址交给一个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。
但是如果我们希望一个变量加上一些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作用。
#include <stdio.h>
int main()
{
int m = 0;
m = 20;//m是可以修改的
const int n = 0;
n = 20;//n是不能被修改的
return 0;
}
上述代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就行修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。
但是如果我们绕过n，使用n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则。
#include <stdio.h>
int main()
{
const int n = 0;
printf("n = %d\n", n);
int*p = &n;
*p = 20;
printf("n = %d\n", n);
return 0;
}
输出结果：
我们可以看到这里一个确实修改了，但是我们还是要思考一下，为什么n要被const修饰呢？就是为了不能被修改，如果p拿到n的地址就能修改n，这样就打破了const的限制，这是不合理的，所以应该让p拿到n的地址也不能修改n，那接下来怎么做呢？
4.2 const修饰指针变量
一般来讲const修饰指针变量，可以放在*的左边，也可以放在右边，意义是不一样的。
int * p;//没有const修饰？
int const * p;//const 放在*的左边做修饰
int * const p;//const 放在*的右边做修饰
我们看下面代码，来分析具体分析一下：
#include <stdio.h>
//代码1 - 测试无const修饰的情况
void test1()
{
int n = 10;
int m = 20;
int *p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
//代码2 - 测试const放在*的左边情况
void test2()
{
int n = 10;
int m = 20;
const int* p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
//代码3 - 测试const放在*的右边情况
void test3()
{
int n = 10;
int m = 20;
int * const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
//代码4 - 测试*的左右两边都有const
void test4()
{
int n = 10;
int m = 20;
int const * const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
int main()
{
//测试无const修饰的情况
test1();
//测试const放在*的左边情况
test2();
//测试const放在*的右边情况
test3();
//测试*的左右两边都有const
test4();
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
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。
#include <stdio.h>
//指针+- 整数
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]);
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));//p+i 这里就是指针+整数
}
return 0;
}
5.2 指针 - 指针
//指针-指针
#include <stdio.h>
int my_strlen(char* s)
{
char* p = s;
while (*p != '\0')
p++;
return p - s;
}
int main()
{
printf("%d\n", my_strlen("abc"));
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 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 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;
}
6.2 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;
}
6.3 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;
}
6.4 如何规避野指针
6.4.1 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。
初始化如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int*p1 = #
int*p2 = NULL;
return 0;
}
6.4.2 小心指针越界
一个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问
6.4.3 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。
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int* p = &arr[0];
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
*(p++) = i;
}
//此时p已经越界了，可以把p置为NULL
p = NULL;
//下次使用的时候，判断p不为NULL的时候再使用
//...
p = &arr[0];//重新让p获得地址
if (p != NULL) //判断
{
//...
}
return 0;
}
6.4.4 避免返回局部变量的地址
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。
assert() 宏接受一个表达式作为参数。如果该表达式为真（返回值非零）， assert() 不会产生任何作用，程序继续运行。如果该表达式为假（返回值为零），assert() 就会报错，在标准错误流stderr 中写入一条错误信息，显示没有通过的表达式，以及包含这个表达式的文件名和行号。
assert() 的使用对程序员是非常友好的，使用 assert() 有几个好处：它不仅能自动标识文件和出问题的行号，还有一种无需更改代码就能开启或关闭assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题，不需要再做断言，就在#include <assert.h> 语句的前面，定义一个NDEBUG 。
#define NDEBUG
#include <assert.h>
然后，重新编译程序，编译器就会禁用文件中所有的assert() 语句。如果程序又出现问题，可以移除这条#define NDEBUG 指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启用了assert() 语句。
assert() 的缺点是，因为引入了额外的检查，增加了程序的运行时间。
8. 指针的传值使用和传址调用
写一个函数，交换两个整数变量的值：
#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
Swap1(a, b);
printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
return 0;
}
当我们运行代码，结果如下：
我们发现其实没产生交换的效果，这是为什么呢？
调试一下，试试呢？
我们发现在main函数内部，创建了a和b，a的地址是0x00cffdd0，b的地址是0x00cffdc4，在调用Swap1函数时，将a和b传递给了Swap1函数，在Swap1函数内部创建了形参x和y接收a和b的值，但是x的地址是0x00cffcec，y的地址是0x00cffcf0，x和y确实接收到了a和b的值，不过x的地址和a的地址不一样，y的地址和b的地址不一样，相当于x和y是独立的空间，那么在Swap1函数内部交换x和y的值，自然不会影响a和b，当Swap1函数调用结束后回到main函数，a和b的没法交换。Swap1函数在使用的时候，是把变量本身直接传递给了函数，这种调用函数的方式我们之前在函数的时候就知道了，这种叫传值调用。
结论：实参传递给形参的时候，形参会单独创建一份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实
参。
所以Swap1是失败的了。
那怎么办呢？
我们现在要解决的就是当调用Swap函数的时候，Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b，直接将a和b的值交换了。那么就可以使用指针了，在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数，Swap函数里边通过地址间接的操作main函数中的a和b，并达到交换的效果就好了。
#include <stdio.h>
void Swap2(int* px, int* py)
{
int tmp = 0;
tmp = *px;
*px = *py;
*py = tmp;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
Swap2(&a, &b);
printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
return 0;
}
首先看输出结果：
我们可以看到实现成Swap2的方式，顺利完成了任务，这里调用Swap2函数的时候是将变量的地址传递给了函数，这种函数调用方式叫：传址调用。
传址调用，可以让函数和主调函数之间建立真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量；所
以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采用传值调用。如果函数内部要修改
主调函数中的变量的值，就需要传址调用。
![微信小程序-获取手机号：HttpClientErrorException: 412 Precondition Failed: [no body]](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/7cf412295b124719bec9645204fad3e1.png)
