☀️☀️☀️不会还有人学不会C语言中的指针和数组吧？Chris带你走进并玩转指针与数组的世界☀️☀️☀️

Posted 2021-10-21 chris只会写bug

详解指针与数组（😉学不会退学费😉）

• • 一、✨指针基本概念✨
  • 二、🎃为什么要有指针🎃
  • 三、🎠如何理解编址🎠
  • 四、👑指针的内存布局、解引用👑
  • 五、🎮如何将数值存储到指定的内存地址🎮

一、✨指针基本概念✨

先从一个小例子开始

#include <stdio.h>
int main()
{
    //定义一个变量并做初始化
	//开辟空间 赋值
	int a = 10;
	
	//使用的是a的空间：左值
	a = 20;

	//使用的是a的内容：右值
	int b = a;

	//同样一个a，在不同表达式中，名称虽然一样，但是含义完全不同


	return 0;
}

结论：

定义一个变量，本质是在内存中根据类型来进行开辟空间

有了空间，就必须具有地址来标识空间，来方便CPU进行寻址

有了空间，就可以把数据保存起来

指针是什么

指针：指针就是地址！

地址的本质：数据，可以被保存在变量空间里面

指针变量：保存指针(地址)数据的变量

指针与指针变量区别

左值：左值是用来指明一个对象的表达式，最简单的左值就是变量名称，它可以出现在赋值运算符的左边

右值：可以出现在赋值运算符右边而不是左边的表达式，例如，常量和算术表达式

只有指针变量被用为右值的时候，此时指针变量才等于指针

解释一下下面各个语句表达的意思

int a = 10;
int *p = &a;

p = 10; 
int *q = p; 

*p = 10; 
int b = *p;

结论：

1、指针就是地址值

2、指针变量在C中是变量，要在特定区域开辟空间，用来保存地址数据，还可以被取地址

3、严格意义上来说两者不同，但是我们一般在说时，一般将指针误认为指针变量

二、🎃为什么要有指针🎃

在32位机器下，最多能够识别多大的物理内存

CPU按字节寻址

结论：

指针存在的作用简单来说就是提高查找定位效率

三、🎠如何理解编址🎠

计算机中有很多硬件单元，各个硬件单元之间都是协同工作，所谓协同就是相互之间要能够进行数据传递

硬件与硬件之间都是相互独立的，我们需要用线连起来

CPU与内存之间也是相互独立的，但是要进行数据的交互，需要用数据总线、地址总线等其他线连起来

CPU在访问内存中某个字节空间时，由于内存中的字节很多，所以必须要对内存进行编址

计算机中的编址，并不需要对每个字节的地址进行记录，其实在设计计算机硬件电路的时候就已经完成了

CPU与内存的数据传输

简单来理解：

32位机器有32跟地址总线，每根线有两种状态，表示1、0（有无电脉冲）

一根线就能表示2种含义，两根线就能表示4种含义，32根地址线就能表示2^32种含义，每一种含义代表一个地址

地址信息被下达给内存，在内存内部，就可以找到该地址对应的数据，该数据通过数据总线传入CPU内寄存器

四、👑指针的内存布局、解引用👑

指针的内存布局

int a = 10;
int* p = &a;

&a取出的是低处的地址，一定不是中间的地址

指针解引用

*p，取出p中的地址，访问该地址指向的内存单元（通过指针变量访问，本质是一种间接寻址的方式）

总结：

在相同类型情况下，对指针进行解引用，代表指针所指向的目标（这里*p指向的目标是a）

我们进入更进一步的思考，*p中的p变量代表的是左值，还是右值？？？

*p对p变量进行解引用操作，访问的是p的右值

int* p = NULL 和*p=NULL的区别

int* p = NULL；

1. 定义一个指针变量p，这个指针的数据类型是int
2. 在定义变量的同时，将p的值设置为NULL（0）
3. 这里只是指针p的值为NULL，但是*p没有赋值

int* p；
*p = NULL；

1. 定义了一个指针变量p，这个指针的数据类型为int
2. p本身为多少并不知道，p有可能是保存的非法的地址，那么将*p设置为NULL，将是访问非法地址

五、🎮如何将数值存储到指定的内存地址🎮

栈随机化

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0;
	printf("%p\\n", &a);


	return 0;
}

可以发现每一次对a（局部变量）取地址，打印出来的地址不同，这就是栈随机化

总结：

使用C语言定义的局部变量，在每次运行的时候，地址都是不同的。经过试验发现， 定义全局变量，每次更改代码，地址也会发生变化，所以

我们不可以直接通过地址数据对变量进行访问

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 100;//假设100的地址为0x11223344
	*((int*)0x11223344) = 200;
	printf("%d\\n", *((int*)0x11223344));

	return 0;
}

这里我们使用了直接寻址，发生了报错

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 100;
	int* p = &a;
	*p = 200;
	printf("%d\\n", *p);

	return 0;
}

这里使用了间接寻址，程序运行正常

目前主流的编译器和操作系统，为了安全，已经有了很多内存保护的机制，利用栈随机化的技术来防止黑客对用户数据的预测

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