大家好啊，我是小象?(?òωó?)?
我的博客：Xiao Xiangζ?????

很高興見到大家，希望能夠和大家一起交流學習，共同進步。

這一節我們來學習指針的相關知識，學習內存和地址，指針變量和地址，包括取地址操作符，指針變量和解引用操作符，指針變量類型的意義，指針變量的大小，指針的解引用，指針±整數，void指針

一、內存和地址

1.1 內存

在 C 語言中，內存是程序運行的基礎，用于存儲程序中的數據和代碼。
我們來舉一個生活中的例子：假設有?棟宿舍樓，把你放在樓里，樓上有100個房間，但是房間沒有編號，你的一個朋友來找你玩，如果想找到你，就得挨個房子去找，這樣效率很低，但是我們如果根據樓層和樓層的房間的情況，給每個房間編上號，如：

?樓：101，102，103...
?樓：201，202，203...
...

有了房間號，如果你的朋友得到房間號，就可以快速的找房間，找到你。
同理，我們在買電腦的時候也會發現電腦的內存有8GB、16GB、32GB等，那這些內存空間如何高效的管理呢？其實一樣也是把內存劃分為一個個的內存單元，每個內存單元的大小取1個字節。
PS：計算機中的常見單位：一個比特位可以存儲一個2進制的位1或者0

bit - ?特位
Byte - 字節
KB
MB
GB
TB
PB

1Byte = 8bit
1KB = 1024Byte
1MB = 1024KB
1GB = 1024MB
1TB = 1024GB
1PB = 1024TB

其中，每個內存單元，相當于一個學生宿舍，一個字節空間里面能放8個比特位，就好比同學們住的八人間，每個人是一個比特位。每個內存單元也都有一個編號（這個編號就相當于宿舍房間的門牌號），有了這個內存單元的編號,CPU就可以快速找到一個內存空間。生活中我們把門牌號也叫地址，在計算機中我們
把內存單元的編號也稱為地址。C語言中給地址起了新的名字叫做：指針。

所以我們可以理解為：
內存單元的編號=地址=指針

1.2 如何理解編址

編址是計算機系統中一個關鍵的概念，它涉及為計算機中的各種存儲單元或設備分配唯一標識符，以便能夠對它們進行準確的訪問和管理。
CPU訪問內存中的某個字節空間，必須知道這個字節空間在內存的什么位置，?因為內存中字節很多，所以需要給內存進而編址(就如同宿舍很多，需要給宿舍編號一樣)。計算機中的編址，并不是把每個字節的地址記錄下來，而是通過硬件設計完成的。鋼琴、吉他上面沒有寫上“剁、來、咪、發、唆、拉、西”這樣的信息，但演奏者照樣能夠準確找到每一個琴弦的每?個位置，這是為何？因為制造商已經在樂器硬件層面上設計好了，并且所有的演奏者都知道。本質是一種約定出來的共識！
首先，必須理解，計算機內是有很多的硬件單元，而硬件單元是要互相協工作的。所謂的協同，至少相互之間要能夠進行數據傳遞。但是硬件與硬件之間是互相獨立的，那么如何通信呢？答案很簡單，用"線"連起來。而CPU和內存之間也是有大量的數據交互的，所以，兩者必須也用線連起來。不過，我們今天關心一組線，叫做地址總線。硬件編址也是如此我們可以簡單理解，32位機器有32根地址總線，每根線只有兩態，表示0,1【電脈沖有無】，那么一根線，就能表示2種含義，2根線就能表示4種含義，依次類推。32根地址線，就能表示2^32種含義，每?種含義都代表?個地址。地址信息被下達給內存，在內存上，就可以找到該地址對應的數據，將數據在通過數據總線傳入CPU內寄存器。

舉個例子，如果我們想要訪問某個地址，首先控制總線會發出指令，如何根據地址總線找到內存中對應的位置，接著在通過數據總線傳遞回來。

二、指針變量和地址

2.1 取地址操作符（&）

在 C 語言中，取地址操作符是“&”。它用于獲取一個變量的內存地址。例如，如果有一個變量 int a; ，那么 &a 就表示變量 a 的地址。

PS：變量創建的本質其實是：在內存中申請空間，向內存申請4個字節的空間，存放10
比如，上述的代碼就是創建了整型變量a，內存中申請4個字節，用于存放整數10，其中每個字節都有地址，上圖中4個字節的地址分別是：

0x004FF9D4  
0x004FF9D5  
0x004FF9D6  
0x004FF9D7

那我們如何能得到a的地址呢？
這里就得學習一個操作符(&)——取地址操作符

#include<stdio.h>
int main ()
{int a = 10;printf("%p\n", &a);return 0;
}

注意：&a取出的是a所占4個字節中地址較小的字節的地址。
實際上，地址也是二進制的，只是為了在vs容易表示寫成了16進制

雖然整型變量占用4個字節，我們只要知道了第一個字節地址，順藤摸瓜訪問到4個字節的數據也是可行的。

2.2 指針變量和解引用操作符（*）

2.2.1 指針變量

在C語言中，指針變量是一種特殊的變量，它存儲的是內存地址，而不是普通的數據值。
我們通過取地址操作符(&)拿到的地址是一個數值，比如：0x004FF9D4，這個數值有時候也是需要存儲起來，方便后期再使用的，那我們把這樣的地址值存放在哪里呢？答案是：指針變量中。

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;int* pa = &a; //取出a的地址并存儲到指針變量pa中return 0
}

指針變量也是一種變量，這種變量就是用來存放地址的，存放在指針變量中的值都會理解為地址。

2.2.2 如何拆解指針類型

我們看到pa的類型是 int * ，我們該如何理解指針的類型呢？

int a = 10;
int * pa = &a;

這里pa左邊寫的是 int* ， * 是在說明pa是指針變量，而前面的 int 是在說明pa指向的是整型(int)類型的對象。

那如果有一個char類型的變量ch，ch的地址，要放在什么類型的指針變量中呢？
很顯然，自然是放在char類型的指針變量中。

2.2.3 解引用操作符

在現實生活中，我們使用地址要找到一個房間，在房間里可以拿去或者存放物品。
C語言中其實也是?樣的，我們只要拿到了地址（指針），就可以通過地址（指針）找到地址（指針）
指向的對象，這里必須學習一個操作符叫解引用操作符(*)。
解引用操作符用于訪問指針所指向的內存位置的值。也就是說，當你有一個指針變量，它存儲了某個變量的內存地址，通過解引用操作符，你可以獲取或修改該內存地址中存儲的值。

舉個例子：

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 100;int* pa = &a;*pa = 0;return 0;
}

第五行中定義了一個指向整型的指針變量 pa。int* 表示指針的類型，即該指針指向的是一個整型變量。& 是取地址運算符，&a 表示獲取變量 a 的內存地址。因此，這行代碼將變量 a 的地址賦值給指針 pa，使得 pa 指向了變量 a。
而第六行就有了解引用操作符的使用，*pa 表示訪問 pa 所指向的變量，也就是變量 a。這行代碼將 0 賦值給 *pa，實際上就是將 0 賦值給變量 a，從而修改了變量 a 的值。
有同學肯定在想，這里如果目的就是把a改成0的話，寫成 a = 0；不就完了，為啥非要使用指針呢？
其實這里是把a的修改交給了pa來操作，這樣對a的修改，就多了一種的途徑，寫代碼就會更加靈活，
后期慢慢就能理解了。

2.3 指針變量的大小

前面的內容我們了解到，32位機器假設有32根地址總線，每根地址線出來的電信號轉換成數字信號后
是1或者0，那我們把32根地址線產生的2進制序列當做一個地址，那么一個地址就是32個bit位，需要4
個字節才能存儲。
如果指針變量是用來存放地址的，那么指針變的大小就得是4個字節的空間才可以。
同理64位機器，假設有64根地址線，一個地址就是64個二進制位組成的二進制序列，存儲起來就需要
8個字節的空間，指針變量的大小就是8個字節。

#include <stdio.h>
//指針變量的大小取決于地址的大小
//32位平臺下地址是32個bit位（即4個字節）
//64位平臺下地址是64個bit位（即8個字節）
int main()
{printf("%zd\n", sizeof(char*));printf("%zd\n", sizeof(short*));printf("%zd\n", sizeof(int*));printf("%zd\n", sizeof(double*));return 0;
}

結論：
? 32位平臺下地址是32個bit位，指針變量大小是4個字節
? 64位平臺下地址是64個bit位，指針變量大小是8個字節
? 注意指針變量的大小和類型是無關的，只要指針類型的變量，在相同的平臺下，大小都是相同的

三、指針變量類型的意義

指針變量的大小和類型無關，只要是指針變量，在同?個平臺下，大小都是?樣的，為什么還要有各
種各樣的指針類型呢？
其實指針類型是有特殊意義的，我們接下來繼續學習。

3.1 指針的解引用

C 語言指針解引用是通過指針訪問其指向內存地址中存儲值的操作，使用星號 * 作為解引用操作符。它主要用于訪問和修改數據，以及對動態分配的內存進行讀寫。 代碼應用場景包括基本指針解引用、指針與數組結合的解引用和多級指針的解引用。使用時要注意進行空指針檢查，避免對 NULL 指針解引用導致程序崩潰，同時防止使用未正確初始化或指向已釋放內存的野指針，以免引發未定義行為。

對比下面兩段代碼：

//代碼1
#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0x11223344;int* pi = &n;*pi = 0;return 0;
}

//代碼2
#include <stdio.h>
int main()
{int n = 0x11223344;char* pc = (char*)&n;*pc = 0;return 0;
}

調試我們可以看到，代碼1會將n的4個字節全部改為0，但是代碼2只是將n的第一個字節改為0。
結論：指針的類型決定了，對指針解引?的時候有多大的權限（一次能操作幾個字節）。
比如： char* 的指針解引用就只能訪問一個字節，而int* 的指針的解引用就能訪問四個字節。

3.2 指針±整數

先看一段代碼，調試觀察地址的變化。

#include <stdio.h>
int main()
{int n = 10;char* pc = (char*)&n;int* pi = &n;printf("%p\n", &n);printf("%p\n", pc);printf("%p\n", pc + 1);printf("%p\n", pi);printf("%p\n", pi + 1);return 0;
}

我們可以看出， char* 類型的指針變量+1跳過1個字節， int* 類型的指針變量+1跳過了4個字節。
這就是指針變量的類型差異帶來的變化。指針+1，其實跳過1個指針指向的元素。指針可以+1，那也可
以-1。
結論：指針的類型決定了指針向前或者向后走一步有多大（距離）。

3.3 void指針

void 指針也被稱為通用指針，其類型聲明為 void *。它可以指向任意類型的數據，也就是說，void 指針可以存儲任何類型變量的地址，但它本身并不明確所指向數據的具體類型。

這種類型的指針可以用來接受任意類型地址。但是也有局限性， void*類型的指針不能直接進行指針的±整數和解引用的運算。
舉個例子：

#include<stdio.h>int main(){int a = 10;int* pa = &a;char* pc = &a;return 0;}

在上面的代碼中，將一個int類型的變量的地址賦值給一個char類型的指針變量。編譯器給出了一個警
告（如下圖），是因為類型不兼容。而使用void類型就不會有這樣的問題。
使用void*類型的指針接收地址：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;void* pa = &a;void* pc = &a;*pa = 10;*pc = 0;return 0;
}

這里我們可以看到， void* 類型的指針可以接收不同類型的地址，但是無法直接進行指針運算。
那么 void* 類型的指針到底有什么用呢？

一般 void * 類型的指針是使用在函數參數的部分，用來接收不同類型數據的地址，這樣的設計可以實現泛型編程的效果，后面我們會繼續講解viod指針。

四、結尾

這一課的內容就到這里了，下節課繼續學習操作符的其他一些知識
如果內容有什么問題的話歡迎指正，有什么問題也可以問我！