指针强制类型转换的理解

Posted 2022-12-09 al-fajr

前几天在判断  “值相同的两个指针所指向的变量的值可以不同 ”  这句话时，发现自己对指针类型一些概念仅仅是记住了结论。于是查阅了一些资料，记录一下一些与指针类型和指针类型转化相关的知识。

 一些用到的

开始之前，先来复习一些会用到的知识。

1.地址，字节，位

　　位（bit）是电子计算机中最小的数据单位。每一位的状态只能是0或1。

　　字节（Byte）是用于计量存储容量的一种单位，每一个字节由8位组成（1Byte = 8bit）。

　　地址可以理解为在一片内存中，每个字节（Byte）的编号。

　　他们在内存中的关系可以比作，内存是一栋大楼，字节（Byte）是大楼中的每一层，地址是楼层编号，位（bit）是每一层中的房间，每一层有8个房间。

　　　

 

2.变量的内存

　　编译器根据变量的类型，在内存中申请一块空间。例如32位与64位中 int 类型申请到4字节的空间，可理解为编译器申请了4层楼，作为”办公区域“。

3.指针变量

　　指针是指程序数据在内存中的地址。在c语言当中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。

 

指针变量类型的作用

　　

1 int a;
2 int *p;
3 p = &a;
4 printf("%p %d\\n",p,*p);

 

　　以上程序中，”&“操作符取出了变量 a 在内存空间中的首地址，而后通过 “ * ”  操作符取出首地址所在内存空间的数据。

　　前面我们提到，存储变量的内存，是由多个字节组成。而指针变量在只知道首地址（第一个字节的地址）的情况下，就能找到a的内存区域。它是怎么做到的？先来看看指针变量的声明。

　　我们在声明一个指针变量的时候，会根据它将要指向的变量类型，声明对应的类型，例如：

1     int a;
2     long b;
3     char c;
4 
5     int *pa = &a;
6     long *pb = &b;
7     char *pc = &c;

　　不管是什么类型的指针变量，所存的值都是地址（int类型的值）。那么声明不同类型的作用是什么？答案是规定指针在内存中每次移动的字节数。

　　例如定义“int *pa = &a”，取值时，int类型占4个字节，指针就从首地址开始移动，读取4个字节。同理，short类型占2字节，指针就移动2字节。通过声明指针类型，告诉指针每次移动多少字节，来获取变量的值。

 

值相同的两个指针所指向的变量的值可以不同

　　“值相同的两个指针变量”，意思是两个指针变量指向同一个首地址。但是如果指针变量的类型不同，因为指针移动的字节数量不同，就可能读取出不同的数据。

　　要实现不同类型指针变量指向同一个地址，需要使用指针类型转换。

1     short a = 1;
2     short *p1 = &a;
3     int *p2 = (int *)p1;
4     printf("%d %d",*p1,*p2);

　　　以上例子将一个每次移动读取2字节的 short 类型指针变量，转化为一个每次读取4字节的int型指针变量。

　　　接下来，我们通过指针类型转换，用同一个首地址，取出不同的值。

 1 #include <stdio.h>
 2 int main()
 3 
 4     short c[2];               //等价于申请2个连续的内存空间，每个空间2字节 
 5     c[0] = 1;              　　//为第一个short空间赋值为1 
 6     c[1] = 1;              　　//为第二个short空间赋值为1 
 7     short *p1 = c;            //p1指向c[]首地址 
 8     int *p2 = (int *)p1;      //p2指向c[]首地址，并强制转换类型为 int 
 9 
10     printf("p1指向：%p\\np2指向：%p\\n",p1,p2);      
11     printf("p1取出：%d\\np2取出：%d\\n",*p1,*p2);
12     return 0;
13 

　　对应结果为：　

　　　　p1指向：000000000062FE30
　　　　p2指向：000000000062FE30
　　　　p1取出：1
　　　　p2取出：65537

　　

　　　　

　　　　根据二进制转换得，10000000000000001 为 65537。由此可验证强制转换前指针读取2字节，转化后读取4字节。两个指针指向的首地址相同，但是读出了不同的结果。