理解C指针： 一个内存地址对应着一个值

Posted 2020-09-25 marblemm

 一个内存地址存着一个对应的值，这是比较容易理解的。

    如果程序员必须清楚地知道某块内存存着什么内容和某个内容存在哪个内存地址里了，那他们的负担可想而知。
    汇编语法对“一个内存地址存着一个对应的数”，作了简单的“抽象”：把内存地址用变量名代替了，对内存地址的取值和赋值方式不变。
    c语言对此进行了进一步的抽象：变量 <==> （一个内存地址，对应的值）（这里忽略类型等信息）。

    把C语言中的基本类型(int,long,float等),指针，数组等还原为（一个内存地址，对应的值）后，就能更清淅地理解它们了。

    内存就相当于(addr,val)的大hash表,c语句的语义基本就是改变hash值。

    为了下文的方便，特定义如下语义（遵循C的标准语义）： 

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    var  <==>  (addr, val)  (var为一个变量名，addr为var在内存中的首地址,val为var 的值)
    &var <==> addr
    var  <==> var作为左值出现（即等式左边）时，var等价于 addr;
               var作为右值出现（即等式左边）时，var等价于 val;
    *var <==> val

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    注：符号"<==>" 右边出的等式 x = y(x是一个内存地址，y是一个值); 表示将内存地址为x的内容置为值y，如addr = 3表示置内存addr里的值为3


    现在利用上面的语义解释一下这些例子：
    int i = 3; 
    假设 i的内存地址为 0x8049320 ,那么这句话的语义是0x8049320 = 3，经过i = 3后，i为(0x8049320,3)

    int b = i;
    假设 b的内存地址为 0x8049324 ,那么这句话的语义是0x8049324 = i对应的val = 3,此时b为(0x8049324,3)

    int *p = &b
    指针p也是一个变量，int **p,int *p[8],在这些申明中p都只是一个指针变量，它和其他的变量的不同之处在于它的大小是定的，它的类型信息只是编译器用来进行类型检查和其他一些作用的(如果没有类型检查，你可以用任何的方式对一个变量进行操作如int i; ****i = 3)。假设p的地址为0x8049328,则根据p = &b的语义p.addr = b.addr，p为(0x8049328,0x8049324)

    *p = 5;
    语义为 0x8049324 = 5,此时只改变了内存地址为0x8049324的值，即改变了b的值(0x8049324,5)，而p的值并未改变

    int **q = &p; //如果写为int **q = &&i; gcc编译不通过
    假设q的内存地址为0x8049330,语义为 0x8049330 = addr(p) = 0x8049328;所以q为(0x8049330, 0x8049328)
    (int **q = &&i, 要是编译过了则q应该表示为(0x8049330, x),内存地址为x的地方表示为(x,0x8049320)，那么地址x为多少呢? )

    **q = 6
    语义为 val(val(q)) = val(0x8049328) = 0x8049324 = 6,将内存地址为0x8049324的内容置为6,即将b的值置为6,b为(0x8049324,6)
    
    对于结构，这些语义也适用，因为结构里的成员也是有对应地址的，也能表示为(addr,val)的形式。    
    
    对“一个内存地址存着一个对应的值”的抽象程度越高，越不用关心底层，如java。  
    Haskell已经没有副作用之说了，更不用关心这些了。

 

参考：http://www.cppblog.com/hex108/archive/2011/06/18/124234.html