C语言指针的内存分配和Java中的引用

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C语言指针的内存分配和Java中的引用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

核心内容： 
1、C语言指针的核心知识点 
2、处理指针相关问题的万能措施—-内存分配图 
3、C语言的指针是如何过渡到Java中的引用的

最近一段时间一直在学习C语言的指针，也算是颇有心得吧，虽然从网上看了几篇关于指针的博文，但是感觉都不符合自己的口味，于是决定好好写一篇关于指针的文章。 
C语言指针的核心知识点： 
1、指针就是地址，地址就是内存单元的编号，范围是0到4G-1，指针的本质就是一个操作受限的非负整数，而指针变量就是存放内存单元编号（即地址、指针）的变量。 
2、凡是动态分配的内存，都是没有名字的，而是将其地址赋给一个指针变量，用指针变量去代表这个事物。 
3、一个指针变量，无论其指向的变量占多少个字节，其本身只占用4个字节的内存空间，因为内存单元的编号是32位。32/8=4 
4、字节是存储数据的基本单元，一个字节占8位，而一个字节的编号占32位。 
5、变量分为两种类型：普通类型变量和指针类型变量，其中普通类型变量用来存放真实的数据，而指针类型变量用来存放变量的地址。其中指针类型变量包括（Java中）： 
①所有类定义的变量：如 Student student = new Student(“zhang” , 25),其中的student 
②所有接口定义的变量：如 List list = new ArrayList()，其中的list 
③数组的名字：如int a[] = 1,2,3,8,9中的a。 
6、静态内存是在栈中进行分配的，是由系统自动分配、自动释放的，静态内存是程序员无法控制的；动态内存是在堆中进行分配的，是由程序员手动分配，手动释放的，凡是动态分配的内存必须通过free的方式才能够进行释放，当然这里指的是C语言；在Java当中，动态分配的内存是由内存回收机制来回收的，不用程序员来进行手动回收，保证了程序的安全性，但是在Java当中，由于虚拟机要一直跟踪每一块内存空间的使用情况，所以往往会从造成CPU的使用率过大。 
好的，如果你想学会C语言中的指针，上面的这些内容是你必须要理解的，首先我们先理解一下究竟什么是指针，在理解究竟什么是指针之前，我们必须要知道数据在内存中究竟是如何来进行存储的，先放一张图： 
 
这里通过一个小例子来说明数据在内存中是如何来进行存储的： 
 
当我们在Visiual C++6.0软件对这个程序进行编译运行的时候，Visiual C++6.0这个软件首先请求操作系统为我们的变量i分配一块内存空间，随后操作系统会在内存中寻找一块空闲的区域分配给我们的程序，随后Visiual C++6.0这个软件会将变量i和我们的这块内存空间关联起来，今后对变量i的操作就是对我们内存空间的操作。具体实现过程如下： 
 
现在我们对内存存储的这一块区域进行放大： 
 
操作系统会给我们的变量分配一块内存空间，但是这块内存空间究竟在内存中的什么位置呢？这块内存空间在内存空间中的编号到底是多少呢？现在让我么在程序中输出一下：

# include <stdio.h>

int main()

    int i = 10;

    printf("编号1的数值是:%#X\\n",&i);

    return 0;

 
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运行结果： 
 
现在我们用图画在描述一下： 
 
在上面这张图中：（即编号1）就是我们所说的指针，即地址，也就是说：指针实际上就是内存单元的编号，一个编号为32位，每一个内存单元都会占有一个内部单元的编号（即地址）记载其在内存条中的位置，因此通过指针我们可以直接对硬件进行操作。 
其实，程序归根结底就是对内存的操作，我们对一块内存空间进行操作总共含有两种方式： 
①直接通过变量名的方式对这块内存空间进行操作。（直接访问） 
②通过获取内存空间的地址对这块内存空间进行操作。（间接访问） 
 
其中，第一种方式是我们经常使用的，但是第二种方式会让我们有一种直接接触到硬件的感觉，示例程序：

# include <stdio.h>

int main()

    int i = 10;

    printf("编号1的数值是:%#X\\n",&i);

    int * p = &i; //指针变量p保存了变量i的地址:18FF44

    *p = 100; //以18FF44为地址的那块内存空间的内容设置为100

    printf("变量i的内容是:%d\\n",i);//无论是直接访问还是以地址的间接访问，本质上都是对同一块内存空间的访问

    return 0;

 
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运行结果： 
 
具体效果： 
 
归根接地就是一句话：无论是通过变量名i的直接访问，还是通过地址18FF44的间接访问，本质上都是对同一块内存空间的访问。

处理指针相关问题的万能措施—-内存分配图 
很多人在处理指针这块的程序的时候，有的时候总是会感觉到很迷糊，但是就我个人而言，对于指针相关的知识，总是习惯于去画内存分配图去解决问题，而且效果还是非常好的，下面我们就用一个典型的程序：交换内容的程序来说明问题。 
要求：输入a和b两个整数，按照先大后小的顺序输出a和b。 
实例程序1：

# include <stdio.h>

void swap(int ,int );

int main()

    int a,b;
    printf("请从键盘上输入a和b两个数值:\\n");
    scanf("%d %d",&a,&b);

    if (a < b)
    
       swap(a,b);   
    

    printf("max=%d \\t min=%d \\n",a,b);

    return 0;

void swap(int p,int q)

    int tmp; //交换p和q的内容
    tmp = p;
    p = q;
    q = tmp;

 
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运行结果： 
 
很明显，从运行结果上来看，并没有达到我们的预期效果，下面我们用内存分配图来查找一下原因： 
 
所以上面程序的解法是错误的。 
实例程序2：

# include <stdio.h>

void swap(int *,int *);

int main()

    int a,b;
    printf("请从键盘上输入a和b两个数值:\\n");
    scanf("%d %d",&a,&b);

    if (a < b)
    
       swap(&a,&b); 
    

    printf("max=%d \\t min=%d \\n",a,b);

    return 0;

void swap(int *p,int *q)

    int tmp;
    tmp = *p;
    *p = *q;
    *q = tmp;

 
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运行结果： 
 
内存分配图： 
 
通过上面的图解我们可以发现，指针变量p和q分别定位到了变量a和变量b的内存空间，间接的交换了a和b内存空间的内容。

C语言的指针是如何过渡到Java中的引用的 
在谈到这个问题的时候，我认为应该从两个方面进行说起：动态内存分配和如何传递发送内容。 
动态内存份分配的问题： 
实例程序1：

# include <stdio.h>
# include <malloc.h>
# include <string.h>

struct Student

   char name[100];
   int age;
   float score;
;

int main()

    Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
    strcpy(student->name,"zhangming");
    student->age = 25;
    student->score = 88.8f;

    printf("name is %s\\n",student->name); //student->age在编译底层会变为(*student).name
    printf("age is %d\\n",student->age);
    printf("score is %f\\n",student->score);


    return 0;

 
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运行结果： 
 
内存实例图示： 
 
对于上面的这个程序，Java语言是这么封装的：

class Student 

   String name;
   int age;
   float score;

public class App1 

    public static void main(String[] args)
    
        //Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
        Student student = new Student(); //new相当于C语言中的malloc
        student.name = "zhangsan";
        student.age = 25;
        student.score = 88.8f;

        System.out.println("name is:"+student.name);
        System.out.println("age is:"+student.age);
        System.out.println("score is:"+student.score);
    

 
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下面我们通过函数传递数据：传递指针变量（本质传递的是地址）

# include <stdio.h>
# include <malloc.h>
# include <string.h>

struct Student

   char name[100];
   int age;
   float score;
;

void changeData(Student * stu)

    strcpy(stu->name,"lisi");
    stu->age = 24;
    stu->score = 98.8f;

int main()

    Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
    strcpy(student->name,"zhangming");
    student->age = 25;
    student->score = 88.8f;

    printf("name is %s\\n",student->name); //student->age在编译底层会变为(*student).name
    printf("age is %d\\n",student->age);
    printf("score is %f\\n",student->score);

    changeData(student);//传递的是地址,速度快并且节省内存空间！

    printf("name is %s\\n",student->name); //student->age在编译底层会变为(*student).name
    printf("age is %d\\n",student->age);
    printf("score is %f\\n",student->score);

    return 0;

 
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运行结果： 
 
Java封装的效果：

class Student 

   String name;
   int age;
   float score;

public class App1 

    public static void main(String[] args)
    
        //Student * student = (Student *)malloc(sizeof(Student));
        Student student = new Student(); //new相当于C语言中的malloc
        student.name = "zhangsan";
        student.age = 25;
        student.score = 88.8f;

        System.out.println("name is:"+student.name);
        System.out.println("age is:"+student.age);
        System.out.println("score is:"+student.score);

        changeData(student); //student本质上是一个指针变量

        System.out.println("name is:"+student.name);
        System.out.println("age is:"+student.age);
        System.out.println("score is:"+student.score);
    
    c语言 啥是间接引用（indirection）？


 Java中的引用和指针


 转C 语言中的指针和内存泄漏


 Java中的String类型


 在C语言进行编程中，为啥要释放旧内存？


 JVM垃圾回收机制