【C语言初阶】指针

本章目标：

学会使用指针变量，了解什么是野指针，掌握指针的运算，明白指针传参和数组传参的区别，熟练使用二级指针和指针数组。

本章重点：

1.指针是什么

2.指针和指针类型

3.野指针

4.指针运算

5.指针和数组

6.二级指针

7.指针数组

正文：

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一、指针是什么？

1 指针是什么？

指针是地址编号还是指针变量？

1.有的人将地址编号称为指针。指针是内存中一个最小单元的地址编号。

2.指针一般指的是指针变量，用来存放对象的内存地址。

2 内存

一个内存单元（地址）对应一个字节（1byte）。

每个内存单元都有唯一的内存编号，这个编号又被称为地址编号。

创建对象（常量、变量、数组等）的时候，就会在内存中开辟空间。

2 指针变量

指针变量是用来存放对象的地址的。

比如通过取地址 & (取地址符) 获得对象的内存起始地址，那么就可以将这个地址存放到指针变量中。

2.1 示例

代码示例：

#include<stdio.h>

int main()
{
    
	//指针变量

	int a = 10;//创建一个整型变量a，在内存中开辟一块合适的空间来存放数据10
	int* pa = &a;//取出变量a的地址，将该地址存放到指针变量pa中

	return 0;
}

解释说明：

1 指针变量用来存放地址。

2.2 总结

1 指针变量，是用来存放地址的变量。

2 存放到指针变量中的值都会被当做是地址来处理（比如一个十六进制数）。

3 如何编址？

经过计算和权衡，发现一个内存单元给一个字节大小，同时对应一个内存地址是比较合适的。

3.1 编址

对于32位机器，有32根地址线，假设每根地址线在寻址的时候产生高低电平（高低电压），也就是1/0 ，那么32根地址线产生的地址就是：（ 多少位机器体现的是管理地址的能力 ）

00000000 00000000 00000000 00000000
00000000 00000000 00000000 00000001
    
......
    
11111111 11111111 11111111 11111110
11111111 11111111 11111111 11111111

这里总共有2^32个地址。

每个地址标识一个字节，那么就有（2^32Byte -> 2^32/1024KB -> 2^32/1024/1024MB -> 4GB）4GB 的空间进行编址。同样的，64位机器，如果给64根地址线，那么就能编址 8GB 的空间。

• 在32位机器上，地址由32个0或者1组成二进制序列，那地址就得用4个字节的空间来存储，所以一个指针变量的大小就应该是4个字节。

• 在64位机器上，如果有64根地址线，那么一个指针变量的大小是8个字节，才能存放一个地址。

3.1 总结

• 指针变量是用来存放地址的，一个地址唯一标识一个内存单元（一一对应）。

• 指针变量的大小在32平台是4个字节，在64位平台是8个字节。

• 多少位机器体现的是管理地址的能力。

二、指针和指针类型

变量有不同的类型，比如字符型、整型、浮点型等。指针变量也是变量，指针变量也有自己的类型。

1 指针的类型

一般来说，什么类型的指针变量就存放什么类型的地址。

1.1 示例

代码示例：

#include<stdio.h>

int main()
{
    
	//指针变量的类型

	char* pc = NULL;
	short* ps = NULL;
	int* pi = NULL;
	long* pl = NULL;
	float* pf = NULL;
	double* pd = NULL;

	return 0;
}

解释说明：

1 指针定义的方式：Type + *变量名

2 int* pi; ：

  * 说明变量 pi 是一个指针变量；

  int 表示指针变量 pi 存放的地址是 int 类型的，即指向 int 类型的对象。

    或者 int 表示 *pi 通过解引用能够访问的对象的大小是 sizeof(int) 的。

2 指针 + - 整数

指针的类型决定指针±整数时跳过的步长。

比如：

• 整形指针+1，跳过4个字节（sizeof(int) 个字节）。

• 字符指针+1，跳过1个字节（sizeof(char) 个字节）。

2.1 示例

代码示例：

#include<stdio.h>

int main()
{
    
	//指针+-整数

	int n = 10;
	char* pc = (char)&n;
	int* pi = &n;

	printf("%p\n", &n);		//008FFE10
	printf("%p\n", pc);		//00000010
	printf("%p\n", pc + 1);	//00000011
	printf("%p\n", pi);		//008FFE10
	printf("%p\n", pi + 1);	//008FFE14

	return 0;
}

解释说明：

1 pc+1 表示：地址向后偏移1个 char 的大小。

2 pi+1 表示：地址向后偏移1个 int 的大小。

3 type* p; ，p +- n 表示：跳过 n * sizeof(type) 个字节大小。

2.2 总结

指针变量的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）。

3 指针的解引用

通过对指针变量解引用，可以访问到指针所指向地址的空间。

3.1 示例

代码示例：

#include<stdio.h>

int main()
{
    
	//指针的解引用

	int n = 0x11223344;
	char* pc = (char*)&n;
	int* pi = &n;

	//调试，观察内存的变化
	*pc = 0;//n：0x11223344  ->  0x11223300
	*pi = 0;//n：0x11223344  ->  0x00000000

	return 0;
}

解释说明：

1 char 类型的指针变量在解引用时，访问1个字节大小的空间。

2 int 类型的指针变量在解引用时，访问4个字节大小的空间。

3 小端存储机器（以后会介绍）。

3.2 总结

指针变量的类型决定了，在对指针变量解引用时能访问多大的内存空间（能操作多大字节的空间）。

比如：char* 指针进行解引用时只能访问一个字节，而 int* 指针进行解引用时能访问4个字节。

总结：

  本节介绍了什么是指针与指针类型；给出了内存是如何编址的；最后讲解了指针 +/- 整数以及指针解引用的用法和意义。

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