C语言指针学习

Posted 2022-11-27 想成为大师啊

在学习指针之前，先让我们了解一下内存

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内存

存储器：存储数据器件

• 外存：
  • 外存又叫外部存储器，长期存放数据，掉电不丢失数据
  • 常见的外存设备：硬盘、flash、ROM、U盘、光盘、磁带
• 内存：
  • 内存又叫内部存储器，暂时存放数据，掉电数据丢失
  • 常见的内存设备：RAM、DDR
  • 物理内存：实实在在存在的存储设备
  • 虚拟内存：操作系统虚拟出来的内存

我们可以把内存想象成一列很长很长的货运火车，有很多大小相同的车厢，而每个车厢正好相当于在内存中表示一个地址。这些车厢装着不同的货物，就像我们的内存要存着各式各样的数据
是不是这样就好理解一些了呢

再比如我们生活中，平时在电脑上看的视频、听的音乐和文章，其实都是内存中每个 “车厢” 里面的数据，这些数据最终还是由二进制 0/1 演变而成

虽然视频、文章和音乐等这些信息在我们眼中是不同的，但对于计算机来说它们在内存中都是以二进制的形式来表示的

因为我们要知道去哪存或取数据，所以内存中每个字节都有对应的编号，就像火车上的车厢编号一样。而这个内存中每个字节的编号就是我们常说的内存地址，是按一个字节接着一个字节的次序进行编址。如下图所示：

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关于内存字节

• 1个内存地址只存1个字节（Byte）
• 1个字节等于8位二进制，每一位二进制的0或1，叫：比特（bit）
• 比特是最小单位，字节是比特的集合，也是一个单位

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内存给数据类型地址分配如下

• char占一个字节，分配一个地址
• int占四个字节，分配四个地址
• …

#include<stdio.h>
int main () 

    printf("sizeof(char)=%u\\n",sizeof(char));	// 1
    printf("sizeof(int)=%u\\n",sizeof(int));		// 4
	return 0;

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地址总线

再让我们聊一聊地址总线

• 地址总线（Address
  Bus）是一种计算机总线，是CPU或有DMA能力的单元，用来沟通这些单元想要访问（读取/写入）计算机内存组件/地方的物理地址。
• 数据总线的宽度，随可寻址的内存组件大小而变，决定有多少的内存可以被访问。
• 地址总线是一个从CPU到内存的内部信道,其主要进行数据地址的传输。每个存储单元都有一个固定地址,地址总线的宽度决定了CPU的最大寻址能力。例如:如果地址总线包括n个电线,那么处理器的寻址能力可高达2^n个独立单位。
• 每条地址线一般只有一根导线，每根地址线输出高低电平两种状态，配合其他信号线完成寻址（选中）操作

这么说估计还是很懵对吧？

但我们结合上电脑的配置就可能会好一点；比如现在的电脑基本都是64位的，但在以前32位居多，那像这里说到的64和32，可能还有其他小型计算机的16等这些数字是什么意思呢？？

这些数字正是我们所说的地址总线，但是32位电脑是32根地址总线，而64位电脑则不到64根地址总线啦。。。（这主要还是根据电脑的内部来决定的），而地址总线也就是帮我们寻找地址时所要用的

我们将32位平台为例介绍：

• 在32位平台中，每一个进程拥有4G的空间（2^32）
• 系统为内存的每一个字节分配一个32位的地址编号（4个字节）

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指针

在理解完内存的概念之后，我们开始来学习指针。千万不要把指针想的太复杂，但也不要轻视它。

指针的实质就是内存“地址”，可以说是指针就是地址，其实指针就是保存地址的变量（不是普通变量）

对于其他变量来说，就是普通的数值；而对于指针变量来说就表示内存地址编号

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指针变量的定义

1、定义步骤（定义的时候）

• *修饰指针变量p
• 保存谁的地址，你先定义谁
• 从上往下整体替换

定义一个指针变量p，保存 int num的地址：

int *p;

定义一个指针变量p，保存数组 int arr[5]首地址：

int (*p)[5];

定义一个指针变量p，保存函数的入口地址：

int fun(int a, int b);
int (*p)(int a, int b);

定义一个指针变量p，保存结构体变量的地址：

struct stu lucy;
struct stu *p;

定义一个指针变量p，保存指针变量 int *p的地址

int **p

2、指针变量的详解

• 在32位平台任何类型的指针变量，都是4字节
• 在64位平台任何类型的指针变量，都是8字节

在64位的平台下测试，全都为8字节

#include<stdio.h>
void test()

	printf("%lu\\n",sizeof(char *));		// 8
	printf("%lu\\n",sizeof(short *));	// 8
	printf("%lu\\n",sizeof(int *));		// 8
	printf("%lu\\n",sizeof(long *));		// 8
	printf("%lu\\n",sizeof(float *));	// 8
	printf("%lu\\n",sizeof(double *));	// 8
	printf("%lu\\n",sizeof(bool *));		// 8

int main()

	test();
	return 0;

普通变量、指针变量、普通变量和指针变量建立关系

• p的值就是num的地址；
• p保存了num的地址（p保存了 …的地址）；
• p指向了num（p指向了 …）

#include<stdio.h>
void test()

	int num = 10;
	int *p;
	// 建立关系
	p = &num;	// p指向num
	// %p 打印地址编号 
	printf("p = %p\\n", p);			// 000000000062FDE4
	printf("&num = %p\\n", &num);	// 000000000062FDE4

int main()

	test();
	return 0;

在使用的时候，*p表示取p所保存的地址编号对应空间的内容

p等价于&num；*p等价num

• *q == p == &num
• **q == *p == num

3、指针变量的初始化（了解）

指针变量在操作前，必须是指向合法的地址空间。

• 1、指针变量如果不初始化，立即操作会出现段错误（操作系统发现程序非法动用内存地址，操作系统则会杀死这个进程，并提醒程序猿）

  void test03()
  
  	// p是局部指针变量 未初始化 指向不确定的内存地址
  	int *p;
  	printf("*p = %d\\n", *p);
  
  

• 2、指针变量没有 如果没有指向合法的空间，建议初始化为NULL（不要操作指向NULL的指针变量）

  // NULL的本质: 地址编号为0
  int *p = NULL;	// NULL赋值给p
  // int *p;
  // p = NULL;
  

• 3、将指针变量初始化合法地址（变量地址、动态申请的地址、函数的入口地址）

  int num = 10;
  int *p = #	// int *p;  p = #;
  
  int data = 10, *p = &data;
  

4、指针变量的类型

int *p;

• 1、指针变量自身的类型：将指针变量名拖黑，剩下的类型就是指针变量自身的类型（指针变量自身的类型，一般用于赋值语句的判断）

  int *p; 	// p自身的类型为 int *
  

• 2、指针指向的类型：将指针变量名和离它最近的一个* 一起拖黑，剩下的类型就是指针变量指向的类型

  int *p;		// p指向的类型为int
  

案例：int num = 10, *p = &num, **q = &p;，以下结果正确的是（ ABC ）

• A、*p = 100
• B、*q = &num
• C、p = &num
• D、q = &num