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目錄

1. 內存和指針（地址）

1.1 內存的介紹

1.1.1內存的劃分

1.2 指針和地址

2. 指針變量和地址

2.1 取地址操作符&

2.2 指針變量

2.2.1 指針變量的定義

2.2.2 指針變量的類型

2.2.3 指針變量的大小?

2.3 解引用操作符*

?2.4 指針變量類型的意義

3. 指針計算

3.1 指針+-整數

3.2 指針-指針

3.3 指針的關系運算

4.野指針

4.1 野指針的成因和解決方法

4.1.1 指針未初始化

4.1.2 指針越界訪問

4.1.3 指針指向的空間釋放

5. void指針和assert斷言

5.1 void指針

5.2 assert斷言

1. 內存和指針（地址）

1.1 內存的介紹

在計算機中，有各種各樣的數據，他們的存儲需要在內存中劃分空間，計算機中的內存空間大小是有限的。如果把數據比作水，內存就是用以承載水的容器，而我們知道在生活中容器的大小都是有限的。因此我們可以 更好地理解內存之于數據的意義。

1.1.1內存的劃分

一個整型變量a= 10存儲在程序中需要占據4個字節的內存空間大小，而數據的單位是多種多樣的，那我們在內存中應該按照何種單位進行空間劃分呢？

為了內存空間的高效管理，內存被劃分為一個個的內存單元，而每個內存單元的大小為1字節。

?

其中，一個bit位可以存儲一個二進制的0或1，一個字節可以存儲8個bit位，即一個內存單元能存儲8個bit位。?

在內存中存儲的數據需要通過CPU的處理，那么CPU又是如何讀取這些數據的呢？

1.2 指針和地址

我們打個比方，當我們在入住一個酒店時，服務員會給我們對應的 房號和房卡，這樣我們就能快速找到對應的房間。CPU和內存中的數據傳輸也是同樣的道理，他們之間通過很多的地址總線進行連接，每根線只有兩態，表示0或1（聯想到二進制），那么通過地址總線不同的脈沖組合形成的這樣一個二進制數字，就是對應數據的地址編碼，即地址。

所以我們可以理解為：

內存單元的編號 == 地址 == 指針

2. 指針變量和地址

2.1 取地址操作符&

我們在學習scanf函數時知道，scanf函數除格式化字符串以外的參數代表的都是地址。

當我們在創建變量的時候，他會向內存申請空間，我們想知道他具體的地址編號時就需要用到操作符&，示例如下：

?

?如圖創建的整型變量a，通過查看內存，我們知道他的地址即指針為0x00000099588FFB14-0x00000099588FFB17（x64環境下），共四個字節；但如果我們對a的地址進行打印的話（x86環境下，更加便于查看），結果又是怎樣的呢？

?

我們會發現，他只打印了一個地址編號，這是因為一個數據進行存儲時，他的內存空間都是連續的，打印的往往是最低的那個地址編號，進而根據數據的內存大小，從低往高訪問對應數據。

經過多次嘗試我們會發現，每一次變量的地址都是在發生變化的，這是因為在每次運行程序時，操作系統的內存分配情況存在差異，所以分配給變量的具體內存地址是不同的。

2.2 指針變量

2.2.1 指針變量的定義

那么通過取地址操作符&得到的地址我們又該將他存儲在哪呢？為了方便提取這些指針的數據，C語言中用指針變量作為他的容器。如：

#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;

此時的pa就是一個指針變量，而他的類型為int *；?

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

?在C語言中，地址就是指針，指針就是地址。

2.2.2 指針變量的類型

由上我們知道的一種指針變量類型為int *，我們應該怎么去理解他呢？

我們單獨看int * pa = &a這段語句可以知道，a為整型變量，pa存儲的是a的地址。由此知道：

int 代表pa存儲的指針所指向的數據a的類型（整型），* 表明pa為指針變量。

a和pa分別都在內存中劃分了屬于他們自己的空間。

?

那么字符類型的變量a，他的地址又該放在上面類型的指針變量中呢？

我們可以進一步推導如下：

int main()
{char a = '2';char* pc = &a;//字符指針pc，類型為char *return 0;
}

2.2.3 指針變量的大小?

在介紹內存中，我們知道地址的編號是由地址總線輸出的信號轉換得到的，32位機器假設有32根地址總線，他們產生的二進制序列作為一個地址，那么一個地址就是32個bit位，需要4個字節的存儲空間，指針變量的大小就是 4個字節。

#include <stdio.h>
//指針變量的??取決于地址的??
//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;
}

在x64環境下，即64位操作系統?

?

結論：

1.?32位平臺下地址是32個bit位，指針變量大小是4個字節

2. 64位平臺下地址是64個bit位，指針變量大小是8個字節

注：指針變量的大小和類型是無關的，同樣指針類型的變量，在相同平臺下，大小都是相同的

2.3 解引用操作符*

那么對于指針變量，他們應該如何使用呢？這里我們將介紹一個關鍵的操作符——解引用操作符*

?他相當于是一把鑰匙，指針變量是對應的地址，指針變量指向的數據相當于被存儲在對應的地址，但我們無法直接操作他，因此需要通過鑰匙打開這道壁壘，這樣我們在不直接使用數據變量時，也能對數據進行相應的操作。示例如下：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 100;int* pa = &a;*pa = 0;//找到變量a，并通過*打開操作他的權限return 0;
}

?我們會發現，通過解引用，*pa就相當于變量a，我們能夠對他進行重新賦值

由2.1中我們知道，指針變量會存儲數據空間中最小的地址編號，整型指針變量解引用時，他會向上訪問四個字節的內存空間，我們思考一下，如果我們使用字符指針變量對&a進行訪問，能得到正確的數據么？

在int *整型指針下，我們打印讀取的整型變量數據是正確的（十六進制11223344轉為十進制為287454020?）

?當我們使用char *字符指針對整型變量n進行讀取時，我們發現，他僅讀取了n內存空間中的一個內存單元，數據為十六進制的44，轉為十進制為68。

在這里我們可以發現，不同的指針變量所訪問的內存空間大小也是不一樣的，因此學習指針變量的類型也是十分關鍵的。

注：在進行地址存儲時，指針變量的類型應該和地址的類型相對應，在代碼中我們可以看到(char*)&n,由于&n的類型為int *，我們用char *的指針變量接收他，兩者類型不同，為了使指針變量pc能夠順利存儲n的地址，我們需要對&n進行強制轉換，如果不進行強制轉換，編譯器會發出警告。（編譯器會進行隱式轉換類型）

結論：指針的類型決定了對指針解引?的時候有多大的權限（?次能操作幾個字節）。

如： char* 的指針解引用就只能訪問?個字節，而?int* 的指針的解引用就能訪問四個字節。

3. 指針計算

3.1 指針+-整數

我們觀察如下代碼的運行結果：

我們可以發現，整型指針變量+1，他的地址跳過了4個字節；字符指針變量+1，他的地址跳過了1個字節。

指針+1，就是跳過1個指針指向的元素。指針可以+1，那也可以-1。

跳過一個指針的空間大小就取決于指針的類型

3.2 指針-指針

此運算的前提條件：

• 參與減法運算的兩個指針必須指向同一數組中的元素（或數組最后一個元素的下一個位置）
• 兩個指針必須指向相同類型的數據（即指針變量類型一致）

運算結果：

結果是一個ptrdiff_t類型（在<stddef.h>中定義的有符號整數類型），表示兩個指針所指向元素之間的元素個數差，而不是字節數差。

?我們觀察如下代碼：

int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int* p = arr;int* p1 = &arr[9];printf("%d\n", (int)(p1 - p));//p1 - p為ptrdiff_t類型，%d無法讀取，需要強制轉換return 0;
}

?指針求差他們的結果就是兩個指針之間內存的元素個數，如下圖，兩個箭頭之間的元素有1,2,3,4,5,6,7,8,9。共9個整型元素，故輸出9。

3.3 指針的關系運算

我們知道內存的地址編碼是從低到高依次排布的，因為指針是可以用來比較大小的。

常見的關系運算符包括：== 、！= 、< 、> 、<= 、>= 。

這些關系符構建的指針關系運算可以作為語句的判斷條件；

指針的關系運算常用于數組遍歷或內存區間判斷。

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int *p;// 遍歷數組：當p未超過數組最后一個元素時繼續循環
for (p = &arr[0]; p < &arr[5]; p++) {printf("%d ", *p);
}

4.野指針

4.1 野指針的成因和解決方法

4.1.1 指針未初始化

#include <stdio.h>
int main()
{ int *p;//局部變量指針未初始化，默認為隨機值*p = 20;return 0;
}

局部變量p未進行初始化，此時的p就是野指針。?

解決方法：

4.1.2 指針越界訪問

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = {0};int *p = &arr[0];int i = 0;for(i=0; i<=11; i++){//當指針指向的范圍超出數組arr的范圍時，p就是野指針*(p++) = i;}return 0;
}

當指針指向的范圍超出數組arr的范圍時，p就是野指針?。

4.1.3 指針指向的空間釋放

#include <stdio.h>
int* test()
{int n = 100;return &n;
}
int main()
{int*p = test();
printf("%d\n", *p);return 0;
}

當程序運行函數test（）結束后，由于n為局部變量，他在內存中所占的空間就會被銷毀，導致指針p無法指向具體的變量，成為了野指針。

解決方法：

1. 指針變量不再使?時，及時置NULL，指針使?之前檢查有效性

2. 如造成野指針的第3個例?，不要返回局部變量的地址。

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持續更新中

5. void指針和assert斷言

5.1 void指針

5.2 assert斷言

打怪升級中.........................................................................................................................................