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- 1. 内存和地址
- 1.1 内存
- 2. 指针变量和地址
- 2.1 取地址操作符
- 2.2 指针变量和解引用操作符(*)
- 2.2.1 指针变量
- 2.2.2 如何拆解指针变量
- 2.2.3 解引用操作符
- 2.3 指针的大小
- 3. 指针变量类型的意义
- 3.1 指针的解引用
- 3.2 指针 + – 整数
- 3.3 void*指针
- 4. const修饰指针
- 4.1 const修饰变量
- 4.2 const修饰指针变量
- 5. 指针运算
- 5.1 指针+ – 整数
- 5.2 指针- 指针
- 5.3 指针的关系运算
1. 内存和地址
1.1 内存
- 我们知道计算上CPU(中央处理器)在处理数据的时候,需要的数据是在内存中读取的,处理后的数据也会放回内存中,那我们买电脑的时候,电脑上内存是8GB/16GB/32GB等,那这些内存空间如何高效的管理呢?
- 其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元,每个内存单元的大小取1个字节
- 补充:⼀个比特位可以存储⼀个2进制的位1或者0
- 其中,每个内存单元,相当于⼀个学生宿舍,⼀个人字节空间里面能放8个比特位,就好比同学们住的八人间,每个人是⼀个比特位。
-每个内存单元也都有⼀个编号(这个编号就相当于宿舍房间的门牌号),有了这个内存单元的编号,CPU 就可以快速找到⼀个内存空间.- 生活中我们把门牌号也叫地址,在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语言中给地址起了新的名字叫:指针。
- 所以我们可以理解为:内存单元的编号=地址=指针
2. 指针变量和地址
2.1 取地址操作符
- 理解了内存和地址的关系,我们再回到C语言,在C语言中创建变量其实就是向内存申请空间,比如:
#include int main(){int a = 10;return 0;}
- 比如,上述的代码就是创建了整型变量a,内存中申请4个字节,⽤于存放整数10,其中每个字节都有地址,上图中4个字节的地址分别是:
- 0x0000002C3656F6C4
- 0x0000002C3656F6C5
- 0x0000002C3656F6C6
- 0x0000002C3656F6C7
- 那我们如何能得到a的地址呢?这⾥就得学习⼀个操作符(&)——取地址操作符
#include int main(){int a = 10;printf("%p\n", &a);return 0;}
- 按照我画图的例子,会打印处理:0x0000002C3656F6C4
- &a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。
- 虽然整型变量占用4个字节,我们只要知道了第⼀个字节地址,顺藤瓜访问到4个字节的数据也是可行的
2.2 指针变量和解引用操作符(*)
2.2.1 指针变量
- 那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值,比如:0x0000002C3656F6C4,这个数值有时候也是需要存储起来,方便后期再使用的,那我们把这样的地址值存放在哪里呢?
- 答案是:指针变量中
#include int main(){int a = 10;int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中char b = 'w';char* pb = &b;//取出b的地址并存储到指针变量pb中return 0;}
- 指针变量也是⼀种变量,这种变量就是用来存放地址的,存放在指针变量中的值都会理解为地址。
2.2.2 如何拆解指针变量
- 这⾥pa左边写的是 int* , * 是在说明pa是指针变量,而前面的 int 在说明pa指向的是整型(int)类型的对象
2.2.3 解引用操作符
- 我们将地址保存起来,未来是要使用的,那怎么使用呢?
- 在现实生活中,我们使⽤地址要找到⼀个房间,在房间里可以拿去或者存放物品
- C语言中其实也是⼀样的,我们只要拿到了地址(指针),就可以通过地址(指针)找到地址(指针)指向的对象,这里必须学习⼀个操作符叫解引里操作符(*)
#include int main(){int a = 100;int* pa = &a;*pa = 0;return 0;}
- 上⾯代码中第7行就使用了解引用操作符, * pa 的意思就是通过pa中存放的地址,找到指向的空间,* pa其实就是a变量了;所以* pa=0,这个操作符是把a改成了0.
- 有同学肯定在想,这里如果目的就是把a改成0的话,写成 a = 0; 不就完了,为啥非要使用指针呢?其实这里是把a的修改交给了pa来操作,这样对a的修改,就多了⼀种的途径,写代码就会更加灵活,后期慢慢就能理解了
2.3 指针的大小
- 首先我们先来了解一下cpu和内存之间是怎么传地址的
- cpu和内存之间有地址线,每个地址线有两种状态,即通和断,即二进制的1和0,那么32位机器上就有32根地址线,64位机器就有64根地址线
- 那么我们知道,指针就是地址,那么如果我们要能存储所有的地址,在32位机器上就要有4个字节的大小,64位的机器上就要有8个字节的大小
- 所以指针的大小只和机器是32位还是64位有关系,和指针是int * 类型或char * 类型无关
3. 指针变量类型的意义
- 指针变量的大小和类型无关,只要是指针变量,在同⼀个平台下,大小都是⼀样的,为什么还要有各种各样的指针类型呢?其实指针类型是有特殊意义的,我们接下来继续学习
3.1 指针的解引用
- 对比,下面2段代码,主要在调试时观察内存的变化
//代码1#include int main(){int n = 0x11223344;int *pi = &n;*pi = 0;return 0;}
//代码2#include int main(){int n = 0x11223344;char *pc = (char *)&n;*pc = 0;return 0;}
- 调试我们可以看到,代码1会将n的4个字节全部改为0,但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0
- 结论:指针的类型决定了,对指针解引用的时候有多大的权限(⼀次能操作几个字节)
- 比如: char* 的指针解引用就只能访问⼀个字节,而 int* 的指针的解引用就能访问四个字节
3.2 指针 + – 整数
- 先看⼀段代码,调试观察地址的变化。
- 我们可以看出, char* 类型的指针变量+1跳过1个字节, int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。这就是指针变量的类型差异带来的变化
- 结论:指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大(距离)
3.3 void*指针
- 在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void * 类型的,可以理解为无具体类型的指针(或者叫泛型指针),这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。但是也有局限性, void * 类型的指针不能直接进行指针的±整数和解引用的运算
#include int main(){int a = 10;int* pa = &a;char* pc = &a;//errorreturn 0;}
- 在上面的代码中,将⼀个int类型的变量的地址赋值给⼀个char *类型的指针变量。编译器给出了⼀个警告(如下图),是因为类型不兼容。而使用void *类型就不会有这样的问题
#include int main(){int a = 10;void* pa = &a;void* pc = &a;*pa = 10;//error*pc = 0;//errorreturn 0;}
- 这里报错是因为void *指针不能解引用
4. const修饰指针
4.1 const修饰变量
- 变量是可以修改的,如果把变量的地址交给⼀个指针变量,通过指针变量的也可以修改这个变量。但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制,不能被修改,怎么做呢?这就是 const 的作用
#include int main(){int m = 0;m = 20;//m是可以修改的const int n = 0;n = 20;//n是不能被修改的return 0;}
- 上述代码中n是不能被修改的,其实n本质是变量,只不过被const修饰后,在语法上加了限制,只要我们在代码中对n就行修改,就不符合语法规则,就报错,致使没法直接修改n
- 但是如果我们绕过n,使⽤n的地址,去修改n就能做到了,虽然这样做是在打破语法规则
#include int main(){const int n = 0;printf("n = %d\n", n);int*p = &n;*p = 20;printf("n = %d\n", n);return 0;}
- 我们可以看到这⾥⼀个确实修改了,但是我们还是要思考⼀下,为什么n要被const修饰呢?就是为了不能被修改,如果p拿到n的地址就能修改n,这样就打破了const的限制,这是不合理的,所以应该让p拿到n的地址也不能修改n,那接下来怎么做呢?
4.2 const修饰指针变量
- 我们看下面代码,来分析:
#include //代码1void test1(){int n = 10;int m = 20;int *p = &n;*p = 20;//ok" />= &m; //ok?}void test2(){//代码2int n = 10;int m = 20;const int* p = &n;*p = 20;//ok?p = &m; //ok?}void test3(){//代码3int n = 10;int m = 20;int *const p = &n;*p = 20; //ok?p = &m; //ok?}void test4(){//代码4int n = 10;int m = 20;int const * const p = &n;*p = 20; //ok?p = &m; //ok?}int main(){//测试⽆const修饰的情况test1();//测试const放在*的左边情况test2();//测试const放在*的右边情况test3();//测试*的左右两边都有consttest4();return 0;
- 结论:const修饰指针变量的时候
- const 如果放在 * 的左边,修饰的是指针指向的内容,保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本身的内容可变
- const 如果放在 * 的右边,修饰的是指针变量本身,保证了指针变量的内容不能修改,但是指针指向的内容,可以通过指针改变
5. 指针运算
- 针的基本运算有三种,分别是:
- 指针+ -整数
- 指针- 指针
- 指针的关系运算(指针的大小比较)
5.1 指针+ – 整数
- 为数组在内存中是连续存放的,只要知道第⼀个元素的地址,顺藤摸瓜就能找到后面的所有元素
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
- 例如用指针来遍历数组元素:
#include //指针+- 整数int main(){int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];int i = 0;int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);for(i=0; i<sz; i++){printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数}return 0;}
- 运行结果为:
5.2 指针- 指针
- 指针 – 指针就是两个指针之间元素的个数(这两个指针必须是指向同一片区域,比如同一个数组)
- 比如利用指针求字符串长度
//指针-指针#include int my_strlen(char *s){char *p = s;while(*p != '\0' )p++;return p-s;}int main(){printf("%d\n", my_strlen("abc"));return 0;}
5.3 指针的关系运算
- 比如利用指针的关系运算遍历数组:
//指针的关系运算#include int main(){int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];int i = 0;int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较{printf("%d ", *p);p++;}return 0;}
最后,
恭喜你又遥遥领先了别人!