目錄

一、內存和地址

（一）內存

（二）內存單元

（三）地址

（四）拓展：CPU與內存的聯系

二、指針變量和地址

（一）創建變量的本質

（二）取地址操作符：&

（三）指針變量和解引用操作符：*

1、指針變量

2、指針變量的理解

（1）【int* pa】的理解

（2）【int*】的理解

3、解引用操作符：*

（四）指針變量的大小

三、指針變量類型的意義

（一）解引用操作時，決定可以操作多少個字節

（二）指針 + -? 整數時，向前/向后走多大的區別

（三）void* 指針

四、const修飾指針

（一）const修飾變量

（二）const修飾指針變量

五、指針的運算

（一）指針 + 或 -? 整數

（二）指針 - 指針

（三）指針的關系運算（指針的比較）

六、野指針

（一）野指針造成的原因

1、指針未初始化

2、指針越界訪問

3、指針指向的空間釋放

（二）如何規避野指針

1、指針初始化

2、小心指針越界

3、指針變量不再使用時，及時置NULL，指針使用之前檢查有效性

4、避免返回局部變量的地址

七、assert斷言

八、指針的使用和傳址調用

（一）指針的使用：strlen的模擬實現

（二）傳值調用和傳址調用

一、內存和地址

（一）內存

????????又稱內存儲器或主存儲器，計算機中所有程序的運行都在內存中進行，計算機上CPU（中央處理器）在處理數據的時候，需要的數據是在內存中讀取的，處理后的數據也會放回內存中，這樣使用內存則需要高效地管理內存空間；

（二）內存單元

????????就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（8個比特位），每個內存單元都有?個編號，有了這個內存單元的編號，CPU就可以快速找到?個內存空間；

（三）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：【指針】

? ? ? ? 可以理解為：【內存單元的編號 == 地址 == 指針】

（四）拓展：CPU與內存的聯系

????????有三條總線將CPU與內存連接彼此，交換數據：①地址總線；②數據總線；③控制總線

????????交換過程：地址信息通過【地址總線】被下達給內存，在內存上就可以找到相應的數據，將數據通過【數據總線】傳入CPU做處理，【控制總線】則負責傳遞對數據的操作，如讀操作、寫操作等

二、指針變量和地址

（一）創建變量的本質

????????創建變量的本質是在內存中申請空間，例如創建一個 int 變量就是向內存申請4個字節的空間，每個字節都有自己的編號（地址），變量的名字僅僅是給程序員看的，編譯器不看名字，編譯器是通過地址找內存單元的

（二）取地址操作符：&

?????????使用：拿到變量的地址

????????例如：

int a = 10;&a;

? ? ? ? &a 就可以拿到變量a的地址，雖然整型變量占用4個字節，我們只要知道了第?個字節地址，春藤摸瓜訪問到4個字節的數據也是可行的

? ? ? ? 注：當一個變量占多個內存單元的時候，總會取出該變量的第一個內存單元（地址較小的那個字節）

（三）指針變量和解引用操作符：*

1、指針變量

????????通過取地址操作符(&)拿到的地址是?個數值，比如：0x0012ff40，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，例如：

#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;
}

????????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

2、指針變量的理解

? ? ? ? 上面例子的寫法中的 int *pa 拆開來理解：

（1）【int* pa】的理解

? ? ? ? ①【int *】是變量pa的類型；

? ? ? ? ② pa是一個變量，用來存放地址（指針）的，所以pa又叫指針變量

（2）【int*】的理解

? ? ? ? ① * 表示pa是指針變量；

????????② int 表示【pa 指針變量中保存的地址】所指向的【變量 a】的類型是int

3、解引用操作符：*

? ? ? ? 又稱為間接訪問操作符，用法：

int main()
{int a = 100;int* pa = &a;*pa = 0;此處*pa == a，相當于對a進行修改return 0;
}

#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;
}

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，都是4字節或者8字節，為什么還要有各種各樣的指針類型呢？

（一）解引用操作時，決定可以操作多少個字節

? ? ? ? 如下演示：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0x11223344;int* p = &a;*p = 0;return 0;
}

? ? ? ? 變量a的地址與4個字節的值如下：

? ? ? ? 經過 *p = 0；的語句后，4個字節的值全部改為0，如下：

????????若代碼中指針變量的類型改為char*：

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 0x11223344;char* p = &a;*p = 0;return 0;
}

????????變量a的地址與4個字節的值如下：

????????經過 *p = 0；的語句后，4個字節的值只有一個字節改為0，如下：

? ? ??

????????結論：指針的類型決定了，解引用操作時，決定可以操作多少個字節

????????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

（二）指針 + -? 整數時，向前/向后走多大的區別

? ? ? ? 如下代碼演示：

#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;
}

? ? ? ? 代碼結果如下：

? ? ? ? 從結果可以得出：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；

????????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）? ?????????

?補充：
????????int* pa; ??
????????pa+1——> +1 * sizeof (int)
????????pa+n——> +n * sizeof (int)

????????char* pa; ??
????????pa+1——> +1 * sizeof (char)
????????pa+n——> +n * sizeof (char)

總結：

? ? ? ? 類型* 變量名；

? ? ? ? 變量名 + 1 ——> +1 * sizeof（指針指向的變量類型）

（三）void* 指針

????????void* ——無具體類型的指針（泛型指針）

????????可以接收任何類型的地址，但是正因為他是泛型指針，所以沒有特定類型指針的用法，即無法解引用和進行指針的 + - 操作；

????????作用：?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，使得?個函數來處理多種類型的數據

四、const修飾指針

（一）const修飾變量

????????const修飾變量的時候，叫：常變量；

????????本質還是變量，只是不能被修改；

????????變量是可以修改的，如果把變量的地址交給?個指針變量，通過指針變量的也可以修改這個變量，若不想變量被直接修改，就使用const修飾變量起限制作用

#include <stdio.h>
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;
}

????????上述代碼中n是不能被修改的，其實n本質是變量（無法在數組長度中使用），只不過被const修飾后，在語法上加了限制，只要我們在代碼中對n進行修改，就不符合語法規則，就報錯，致使沒法直接修改n

? ? ? ? 但是可以拿到n的地址，通過指針對它進行修改，但這是在打破語法規則

int main()
{const int n = 0;printf("n = %d\n", n);int*p = &n;*p = 20;printf("n = %d\n", n);return 0;
}

? ? ? ? 結果如下：

? ? ? ? 這里的初衷是不讓變量改變，但是通過指針還是能打破const的限制，接下來就要對這一象限改進，直接對指針變量做const限制

（二）const修飾指針變量

?????????般來講const修飾指針變量，可以放在 * 的左邊，也可以放在 * 的右邊，意義是不?樣的

int * p;//沒有const修飾
int const * p;//const 放在*的左邊做修飾
int * const p;//const 放在*的右邊做修飾

? ? ? ? 如下代碼演示：

? ? ? ? 代碼一：

int a = 10;
int b = 20；
int const * p = &a;*p = 200；err
p = &b；√

? ? ? ? 代碼一分析：

????????這個const限制的是 *p，即p指向的變量a不能改變；但是并沒有限制p，所以可以修改p所指向的變量；
????????放在*的左邊，限制的是指針指向的內容，也就是不能通過指針變量來修改它所指的內容；但是指針變量本身可以改變的

? ? ? ? 代碼二：

int a = 10;
int b = 20；
int * const p = &a;*p = 200；√
p = &b；err

? ? ? ? 代碼二分析：

????????放在*的右邊，限制的是指針變量本身，也就是指針變量本身不可以改變，但可以通過指針變量來修改它所指的內容

????????結論：const修飾指針變量的時候

const如果放在 * 的左邊，修飾的是【指針指向的內容 *p】，保證指針指向的內容不能通過指針來改變，但是【指針變量本身 p】的內容可變；

const如果放在*的右邊，修飾的是【指針變量本身 p】，保證了指針變量的地址指向不能修改，但是【指針指向的內容*p】，可以通過指針改變

五、指針的運算

????????指針的基本運算有三種，分別是：

????????? 指針 + 或 -? 整數

????????? 指針 - 指針

????????? 指針的關系運算（指針的比較）

（一）指針 + 或 -? 整數

????????因為數組在內存中是連續存放的，只要知道第?個元素的地址，順騰摸瓜就能找到后?的所有元素

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

#include <stdio.h>
//指針+- 整數
int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);for(int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p+i));//p+i 這?就是指針+整數}return 0;
}

????????注意：指針運算是指對 p 進行運算，而不是對*p，若對 *p 運算，就是對變量a運算了

????????在數組中，指針能夠“順騰摸瓜”的原因是：

????????①指針類型決定了【指針+1】的步長，和指針解引用之后的權限；

????????②數組在內存中的地址是連續的

? ? ? ? 錯誤演示代碼：

int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};char *p = &arr[0];int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);for(int i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *p);p += 4；}return 0;
}

? ? ? ? 代碼分析：

????????每次打印時，都讓p += 4，在打印1~10時恰好正確，

? ? ? ? 每次訪問都只會訪問第一個字節，后面三個字節是直接跳過的，所以兩位數的時候是正確的，但是數字大一些就會忽略掉第二個字節的數字，就會出錯

（二）指針 - 指針

? ? ? ? 【指針 - 指針】的運算前提條件是兩個指針指向的是同一個空間，否則運算無意義；

????????指針 - 指針的【絕對值】，是指針和指針之間【元素的個數】

????????應用：求字符串長度 ，如下代碼演示：

#include <stdio.h>int my_strlen(char *s)
{char *p = s;//設置尾指針while(*p != '\0' )p++;return p-s;
}int main()
{printf("%d\n", my_strlen("abc"));return 0;
}

????????拓展：指針 + 指針？

????????答：無意義，類似于 【日期 +- 天數（計算日期）】、【日期 - 日期（算的是兩個日期之間差多少天）】有意義，而【日期 + 日期】無意義

（三）指針的關系運算（指針的比較）

????????應用：做判斷條件使用，數組中，若一個地址小于另一個地址，則執行語句

#include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);while(p<arr+sz) //指針的???較{printf("%d ", *p);p++;}return 0;
}

六、野指針

????????概念： 野指針就是指針指向的位置是不可知的（隨機的、不正確的、沒有明確限制的）

（一）野指針造成的原因

1、指針未初始化

????????指針變量也是局部變量，不初始化就會給隨機值；

????????如果將未初始化的指針變量的值作為地址來進行解引用操作，就會形成非法訪問

#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;
}

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;
}

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;
}

（二）如何規避野指針

1、指針初始化

????????如果明確知道指針指向哪里就直接賦值地址，如果不知道指針應該指向哪里，可以給指針賦值NULL，NULL 是C語言中定義的?個標識符常量，值是0（這個0在C語言中會被強制轉化為void*類型），0也是地址，這個地址是無法使用的，讀寫該地址會報錯

? ? ? ? 演示代碼如下：

#include <stdio.h>
int main()
{int num = 10;int* p1 = &num;int* p2 = NULL;return 0;
}

2、小心指針越界

?????????個程序向內存申請了哪些空間，通過指針也就只能訪問哪些空間，不能超出范圍訪問，超出了就是越界訪問

3、指針變量不再使用時，及時置NULL，指針使用之前檢查有效性

????????當指針變量指向?塊區域的時候，我們可以通過指針訪問該區域，后期不再使用這個指針訪問空間的時候，我們可以把該指針置為NULL；因為約定俗成的?個規則就是：只要是NULL指針就不去訪問，同時使用指針之前可以判斷指針是否為NULL

? ? ? ? 演示代碼如下：

int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];for(int i = 0; i<10; i++){*(p++) = i;}//此時p已經越界了，可以把p置為NULLp = NULL;//下次使?的時候，判斷p不為NULL的時候再使?//...p = &arr[0];//重新讓p獲得地址if(p != NULL) //判斷{//...}return 0;
}

4、避免返回局部變量的地址

????????不要返回局部變量的地址

七、assert斷言

????????

????????assert.h 頭文件定義了宏 assert ( ) ，用于在運行時確保程序符合指定條件，如果不符合，就報錯終止運行，這個宏常常被稱為“斷言”

????????使用：#include <assert.h>；assert（表達式）

????????作用：判斷是否符合指定條件，如果不符合就會終止運行；【通常用來判斷指針變量的有效性】

????????判斷：判斷為真則程序繼續向下走，判斷為假則報錯

int* p = NULL;
...
assert（p != NULL）; 
此處經過一些列的代碼后，若 p 不等于NULL則正常運行下去，若還是等于NULL，則程序報錯，終止運行

????????若想取消assert斷言，則在#include <assert.h>上面 #define NDEBUG；

????????assert斷言只在Debug版本中有效，在Release版本中會被優化掉

? ? ? ? 缺點：引入了額外的檢查，增加了程序的運行時間

八、指針的使用和傳址調用

（一）指針的使用：strlen的模擬實現

????????庫函數strlen的功能是求字符串?度，統計的是字符串中 \0 之前的字符的個數

????????函數原型如下：

size_t strlen ( const char * str );

????????參數str接收?個字符串的起始地址，然后開始統計字符串中 \0 之前的字符個數，最終返回長度；

????????如果要模擬實現只要從起始地址開始向后逐個字符的遍歷，只要不是 \0 字符，計數器就+1，這樣直到 \0 就停止，代碼如下：

size_t my_strlen(const char * str)
{int count = 0;assert(str);//為了保險，判斷傳來的是不是空地址while(*str){count++;str++;}return count;
}int main()
{size_t len = my_strlen("abcdef");printf("%zd\n", len);return 0;
}

????????注：代碼中的 const（不希望原值被修改）和 assert（保險判斷）來加強代碼使用時的健壯性（魯棒性）
?

（二）傳值調用和傳址調用