C++读懂指针与内存

Posted 2021-04-04 原来是个程序猿

C和C++最强大的地方在哪里呢？就是指针对内存的操作。有了指针，我们才可以在代码内存里自由飞翔，想玩哪里玩哪里，想变什么变什么。

内存

首先我们聊聊什么是内存（我们以32位程序模型为例）。对于一个进程来说，内存可以理解成一连串的带编号的存储区域。

每个格子我们理解为一个字节，也就是一个byte或者说一个unsigned char。

 

在32位系统的时候，指针占4个字节，能表示的数字最大值是4294967295。

(64位程序指针占8个字节，所以能使用的内存空间就很大)

将4294967295个字节转换G单位大概就是4G。所以32位程序能用的最大内存空间就是4G。其中0到3G是用户空间，3G到4G是内核空间，我们在实际使用32位程序时候，大概也就能操作到1.7G左右的内存，超过这个量再分配内存基本上程序就崩溃了。

 

程序的内存区域大概分了如图六块，其中堆和栈是根据实际运行情况扩展使用内存区域。

来来来。。我们写段代码验证下，都用int变量，偏移量是4个字节，方便查看。

指针

明白了内存，我们就来玩玩指针，看他怎么个自由飞翔。

先上一段朴实的代码：

运行结果是这样的：

让我们来分析下这段代码吧。

 

为了方便使用结构体倒腾，我这里都用的是4倍体的变量，而且把double放在了第一个。关于结构体排列问题有机会我再写写。反正这里呢，就按照这几个位置排列内存了。

 

首先我们整了一个100字节的内存，神马都没有，然后通过指针和偏移量，我们可以跳转到内存任意位置，并且可以把那个位置解释成任意类型。所以指针可以是8字节的double类型，也可以是4字节的int和float类型，然后对该类型直接赋值。

最后，我们直接来个风骚操作，把这段内存强制当成结构体类型的指针，然后因为位置能对上，所以结构体内的成员变量就都对应上了。

 

 

然后我们再来玩一玩快乐指针的游戏，依然使用刚才内存倒腾过的区域。

这里p指向了b变量的位置，此时我们可以把p当成一个int数组，所以p[3]就是该数组第四个元素，也就是变量e。

这里p+2表示按照指针类型移动2个位置，int是4个字节，所以内存上总共移动8个字节，到了d的位置，虽然位置对了，但是d不是一个int类型，按照int去解释是错误的。所以我们把类型解释成float。