1. 内存和地址

  在了解指针前，我们需要知道内存和地址是什么。

1.1 内存

       首先来看内存。举个例子：当你在酒店找房间时，你并不是一层一层一间一间找，而是通过酒店为每间房子设置的门牌号直接找到你的房间，这样的效率就会快很多。

       把上面的例子投影到计算机中：CPU在处理数据的时候，需要在内存中取数据，处理后的数据又会放回到内存中。内存空间管理时就会把内存划分为一个个内存单元，每个内存单元大小设置为一字节。每个内存单元也有其相应的编号，这样CPU就可以通过编号快速找到一个内存单元。这个编号在计算机中我们称它为地址。C语言中给地址起了个新的名字，叫指针。因此我们可以理解为：内存单元的编号==地址==指针。

1.2 如何理解编址

       首先，需要知道，计算机内部是有很多硬件单元的，各个硬件单元相互工作时是通过“线”连接起来的。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。我们今天只关心地址总线（还有数据总线和控制总线）。当CPU在访问某个内存单元时，必须知道该内存单元在哪个位置，因此需要给每个内存单元进行编址。

       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。就像吉他和钢琴等乐器一样，琴弦和钢琴键上并没有标注 do、re、mi......。但是演奏者总能精准地找到在什么位置，这是大家约定俗成的。

       硬件编制也是如此，32位机器就有32根地址总线，每一位都有 0 和 1 两种结果，32根像就能表示出 2 的 32 次方种结果，每一种排列都表示一个地址，64位机器以此类推。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。

2.指针变量和地址

2.1 取地址操作符(&)

       在C语言中创建变量的本质就是向内存申请空间。如图：

        右下角的内存中 & 为取地址操作符，图中为取出 x 的地址，是一个单目操作符。我们之前学的 a&b 表示 a 按位与 b ，两者不一样。上述代码就是创建了一个整型变量 x ，在内存中申请了 4 个字节用来存放 4。当我们打印 x 的地址时，就会发现这个内存单元中正好存放的是 4。

2.2 指针变量和解引用操作符

2.2.1指针变量

        我们通过取地址操作符（&）得到一个变量的地址，我们通过指针变量将它存放起来，便于使用例如：

#include <stdio.h>
int main()
{int x = 4;int * p = &x;//取出x的地址放到指针变量p中return 0；
}

        指针变量也是一种变量，只不过让它是用来存放地址的，变量中的值都是地址。

2.2.2 如何理解指针变量

        刚刚的定义的 int * p 中，* 说明 p 是一个指针变量，int 表示 p 指向的的类型是整型。同理如果有个 char、double、等类型的变量，他们的地址就要分别放在 char*、double* 中。

2.2.3 解引用操作符

        我们将地址存起来肯定是要使用的，使用时我们就会用到解引用操作符（*）。

        上图中就使用了解引用操作符我们通过 *p 找到了 x 并且修改了 x 的值，我们修改时并没有写 x = 0 ，而是直接通过指针变量来修改，即 *p=0 ，这样写代码时会更加灵活。

2.3 指针变量的大小

        32位机器有32根地址总线，那么它就需要 4 个字节来存储地址（1个字节 8 个比特位，4个字节刚好 32 个比特位），同理 64 位机器则需要 8 个字节来存储地址。同时我们要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。不管指针变量是  char 还是 int ,他们在32位机器下都是 4 个字节，在 64 位机器下都是 8 个字节。

3.指针变量类型的意义

3.1指针的解引用

        让我们来对比下面两段代码：

         我们发现 int* 和 char* 修改的字节不同，因此：指针的类型决定了对指针解引用的时候有多大的权限（⼀次能操作⼏个字节）。 ⽐如 char* 的指针解引用就只能访问一个字节，而 int* 的指针的解引⽤就能访问四个字节。

3.2 指针+-整数

        同样的，对指针+-时，不同的指针变量的类型所移动的距离也不同。若对 int* 进行+/-1时，会一次移动四个字节，而对 char* 进行+/-1时则一次移动一个字节。

3.3 void*指针

         void* 表示无具体类型的指针。这种类型的指针可以接受任意类型的地址，但是我们不能直接对这种类型的指针进行+/-整数和对指针的解引用，需要进行强制类型转换。⼀般 void* 类型的指针是使⽤在函数参数的部分，⽤来接收不同类型数据的地址，这样的设计可以实现泛型编程的效果。使得⼀个函数来处理多种类型的数据。

4.指针运算

4.1 指针+-整数

        数组在内存中是连续存放的，因此只要知道第⼀个元素的地址后，我们可以通过加减操作来获取后面的所有元素。

4.2 指针-指针

       由图可得，指针-指针所得带的结果是两个指针之间的元素个数，但前提是这两个指针指向的是同一块内存空间。

       另外，指针也能进行关系运算。