一、内存和地址
1.1 内存
- 在讲内存和地址之前，我们想有个生活中的案例：
- 假设有一栋宿舍楼，把你放在楼里，楼上有100个房间，但是房间没有编号，你的一个朋友来找你玩，如果想找到你，就得挨个房子去找，这样效率很低，但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况，给每个房间编上号，如：
- 一楼：101，102，103…
- 二楼：201，202，203…
- 有了房间号，如果你的朋友得到房间号，就可以快速的找房间，找到你。
- 生活中，每个房间有了房间号，就能提高效率，能快速的找到房间。
如果把上面的例子对照到计算中，又是怎么样呢？
- 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。
- 计算机中常见的单位（补充）：
- 一个比特位可以存储一个2进制的位1或者0
bit - 比特位 byte - 字节 KB MB GB TB PB
1byte = 8bit 1KB = 1024byte 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 1TB = 1024GB 1PB = 1024TB
- 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
1.2 究竟该如何理解编址
- CPU访问内存中的某个字节空间，必须知道这个字节空间在内存的什么位置，而因为内存中字节很多，所以需要给内存进行编址(就如同宿舍很多，需要给宿舍编号一样)。
- 计算机中的编址，并不是把每个字节的地址记录下来，而是通过硬件设计完成的。钢琴、吉他面没有写上“都瑞咪发嗦啦”这样的信息，但演奏者照样能够准确找到每一个琴弦的每一个位置，这是为何？因为制造商已经在乐器硬件层面上设计好了，并且所有的演奏者都知道。本质是一种约定出来的共识！硬件编址也是如此~~
- 首先，必须理解，计算机内是有很多的硬件单元，而硬件单元是要互相协同工作的。所谓的协同，至少相互之间要能够进行数据传递。但是硬件与硬件之间是互相独立的，那么如何通信呢？答案很简单，用"线"连起来。而CPU和内存之间也是有大量的数据交互的，所以，两者必须也用线连起来。不过，我们今天关心一组线，叫做地址总线。
- 我们可以简单理解，32位机器有32根地址总线，每根线只有两态，表示0,1【电脉冲有无】，那么一根线，就能表示2种含义，2根线就能表示4种含义，依次类推。32根地址线，就能表示2^32种含义，每一种含义都代表一个地址。地址信息被下达给内存，在内存上，就可以找到该地址对应的数据，将数据在通过数据总线传入CPU内寄存器。
二、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：
- 下面这段代码变量创建的本质是什么？
int main() { int a = 10; return 0; }
- 变量创建的本质是：在内存上开辟空间~~
要向内存申请4个字节的空间，存放数据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：
0x005FFC54 0a 0x005FFC55 00 0x005FFC56 00 0x005FFC57 00
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 <stdio.h> int main() { int a = 10; &a;//取出a的地址 printf("%p\n", &a); return 0; }
- 对于a来说，我们那到的是a所占4个字节的第一个地址（地址较小的那个字节的地址）
按照我画图的例子，会打印处理：005FFC54
- 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，顺藤摸瓜访问到4个字节的数据也是可
行的。
三、指针变量和解引用操作符（*）
3.1 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：0x006FFD70，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。 - 比如：
int main() { int a = 10; int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中 return 0; }
- 其中pa叫做指针变量~~，因为是存放指针的变量，所以叫做指针变量
- 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。
3.2 如何拆解指针类型
- 我们看到pa的类型是
int*，我们该如何理解指针的类型呢？
int a = 10; int* pa = &a;
- 这里pa左边写的是
int*，*是在说明pa是指针变量，而前面的int是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。
- 那如果有一个char类型的变量ch，ch的地址，要放在什么类型的指针变量中呢？
char ch = 'w'; pc = &ch;//pc 的类型怎么写呢？
- 既然是char类型的变量，那肯定就要放在char类型的指针变量里~~
char ch = 'w'; char* pc = &ch;
3.3 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用操作符(*)。
#include <stdio.h> 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。
四、指针变量的大小
- 前面的内容我们了解到，32位机器假设有32根地址总线，每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0，那我们把32根地址线产生的2进制序列当做一个地址，那么一个地址就是32个bit位，需要4个字节才能存储。
- 如果指针变量是用来存放地址的，那么指针变的大小就得是4个字节的空间才可以。
- 同理64位机器，假设有64根地址线，一个地址就是64个二进制位组成的二进制序列，存储起来就需要
- 8个字节的空间，指针变的大小就是8个字节。
- 接下来我们再看看下面这个~~
int main() { int num = 10; int* p = # char ch = 'w'; char* pc = &ch; printf("%zd\n", sizeof(p)); printf("%zd\n", sizeof(pc)); return 0; }
- 我们这里是x86环境下，猜猜这里这个
p和pc的大小是多少？p是4个字节？pc是1个字节？ - 让我们来看看~~
- 可以看到，都是4个字节，指针变量的大小是固定的，不要以为
char*类型的就小，看不起char*类型的指针~~
x86环境下为什么
char*的指针变量和int*的指针变量都是4个字节呢？
- 指针变量是干什么呢?是为了存放地址的
- 那指针变量的大小是取决于存放一个地址需要多大的空间！！！
- 地址都是32个0/1组成的二进制序列的话，那么存放这个地址需要的空间的大小就是4个字节，所以指针变量的大小都是4个字节~~
- 同样x64环境，64根地址线，地址就是64个0/1组成的二进制序列，存放这样的地址，需要8个字节，所以指针变量的大小就是8个字节~~
- 如果不相信，我们在VS中试一下~~
#include <stdio.h> //指针变量的大小取决于地址的大小 //32位平台下地址是32个bit位（即4个字节） //64位平台下地址是64个bit位（即8个字节） int main() { printf("%zd\n", sizeof(char*)); printf("%zd\n", sizeof(short*)); printf("%zd\n", sizeof(int*)); printf("%zd\n", sizeof(double*)); return 0; }
- 32位下：
- 64位下：
- 俗话说，不要在门缝里看人，把人看扁了
- 今天，我要告诉你，不要在门缝里看指针，把
指针看扁了~~
结论：
- 32位平台下地址是32个bit位，指针变量大小是4个字节
- 64位平台下地址是64个bit位，指针变量大小是8个字节
- 注意指针变量的大小和类型是无关的，只要指针类型的变量，在相同的平台下，大小都是相同的。
4.1 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~~
4.2 指针的解引用
- 我们来看下面的两段代码，通过调试来进行分析，观察内存的变化~~
代码一：
#include <stdio.h> int main() { int n = 0x11223344; int* pi = &n; *pi = 0; return 0; }
代码二：
#include <stdio.h> int main() { int n = 0x11223344; char* pc = &n; *pc = 0; return 0; }
- 我们按键盘上的
F10，如果有的同学是笔记本，就在笔记本上按Fn+F10，开始调试 - 打开调试->窗口->内存->
- 这个时候我们发现，怎么是倒着存的？不应该是正的存吗，这里就要涉及到一个概念，
大小端存储如果还有同学不知道的话可以看看这个章节->C生万物 | 深度挖掘数据在计算机内部的存储 - 我们回归正题~~
- 我们把这个n的地址取出来放到pi变量里，然后解引用，把n的值改为0，我们可以看一下~~
- 可以看到，4个字节全部改为了0~~
现在再来看第二个代码~~
- 我们可以看到我将n的地址放到
char*类型的变量里，那能不能放的下？ - 答案是能！！！刚刚就说过，指针变量都是4个字节，为什么放不下~~
- 然后我们继续看，
*pc = 0，我们这个是修改的几个字节?
- 我们可以看到，它只修改了一个字节，因为是
char*的指针变量
结论：
- 指针类型是有意义的
- 指针类型是决定了指针在解引用操作时的权限，也就是一次解引用访问几个字节，
char*类型的指针解引用访问1个字节，int*类型的指针一次访问4个字节
4.3 指针±整数
- 我们先来看下面这一段代码~~
#include <stdio.h> int main() { int n = 0x11223344; int* p = &n; char* pc = &n; printf("p = %p\n", p); printf("p + 1 = %p\n", p + 1); printf("pc = %p\n", pc); printf("pc + 1 = %p\n", pc + 1); return 0; }
- 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：
- 指针类型是有意义的
- 指针类型决定了指针进行+1/-1操作的时候一次跳过几个字节
- 指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）。
那有的同学会问，指针类型这些特点，怎么是使用呢？
- 我们之前一个数组是用数组的下标来访问的，今天我们就用指针的方式访问~~
我们先来回忆一下数组的方式~~
int main() { int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //下标的方式 int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); int i = 0; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", arr[i]); } return 0; }
- 可以看到，我们已经将数组中的元素已经打印出来了~~
我们再用指针的方式来访问~~
- 我们将arr[0]的地址放入了指针p中，然后再通过
for循环中*p找到arr每个的元素，那找到一个元素，还想找下一个元素怎么办？那就要加1，因为p是整形指针，+1跳过4个字节，正好找到下一个元素
int main() { int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //下标的方式 int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); //int i = 0; //for (i = 0; i < sz; i++) { // printf("%d ", arr[i]); //} //指针的方式 int i = 0; int* p = &arr[0]; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", *p); p = p + 1; } return 0; }
- 我们可以看到，也全部访问到了~~
- 那有的同学回说，我不想另外让
p+1，我直接*(p+i)，这样可以吗？当然可以！！！
int main() { int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //指针的方式 int i = 0; int* p = &arr[0]; for (i = 0; i < sz; i++) { printf("%d ", *(p + i)); } return 0;
- 如果不懂的话，我们进行画图理解
相信看完了上面，你对指针类型有一个对应理解~~
C生万物 | 从浅入深理解指针【第一部分】（二）:https://developer.aliyun.com/article/1426619
