C语言————深入理解指针1（通俗易懂）

C语言越学到后面，越会感到恐慌，听到指针、结构体等等这些，想必很多人不自觉的就会感觉很难，就想打退堂鼓了。哈哈哈哈，被小博猜到了吧！！悄悄告诉你们，小博刚开始学习的时候也是。但是时过一年，小博又是一条好汉，又重新回来拾起了这个曾经把我吓得连连后退的语言了。接下来，跟着小博来学习指针吧！！

一、内存和地址

指针是什么，这里小博先给你们打个预防针，指针==内存单元的编码==地址，首先你应该接受这个概念。好了，那么内存单元又是什么？内存单元的地址有什么用？

我们给计算机输入数据，计算机都是要通过内存存到一个空间里面的，等我们需要的时候，计算机再从内存中取出数据供我们使用。数据很多时，计算机如何才能准确的找到我们所需的数据呢？可以把内存看成一栋大楼，里面有很多个房间，每个房间都有门牌号，计算机每次把读到的数据存入对应的房间，但需要的时候，计算机会自动的通过门牌号找到该房间所存的数据。每个房间就是内存单元，门牌号就是内存单元的编码，即地址。

听“都瑞咪发嗦啦”，钢琴被谁按动了。你有没有想过为什么每个键能发出不一样的声音，并且弹奏者能够准确定位到每个琴弦的位置？是的，这些都是被制造商提前在硬件层面上设计好的。然而计算机也一样，计算机也是由各种各样的硬件组成，各个硬件之间协调工作，使得他们之间可以相互进行数据传递。学过计算机组成原理的同学都知道，计算机的CPU和内存之间存在大量的数据传输，并且通过“线”进行传输。这里小博带你更深的了解计算机里的内存。

计算机中内存可划分为一个一个内存单元，每个内存单元的大小为1个字节，一个字节里有8个比特位。其中每个内存单元都有各自的编号。

补充：

1 byte（字节）= 8 bit
1 KB = 1024 byte
1 MB = 1024 KB
1 GB = 1024 MB
1 TB = 1024 GB
1 PB = 1024 TB

计算机中CPU和内存之间通过线进行数据交互，主要有如上三类。当然这里我们主要讲地址线，即CPU是通过地址线找到内存单元的编码的。进行数据传输的时候，肯定不会用一根地址线了，那样多慢了，计算机在被制作的时候，是会被设定好有多少根地址线进行传输的，这些地址线统称为地址总线。如：32位的机器有32根地址线，1根地址线只有0或1两种状态，表示电脉冲有无。依次类推，2根地址线有4种状态，3根有8种.......32根地址线就有2^32种状态，每种状态都代表一个地址，就可以通过该地址找到对应的数据。

二、指针变量和地址

1、指针变量

我们的重头戏来了！！首先要弄清楚两概念：

指针：指的是地址

指针变量：是指存放地址的变量

我们通过上面已经知道了什么是地址，这只是一个概念，我们要怎么用计算机语言将地址表示出来呢，当然要通过一个变量表示了，即指针变量。

int a = 10;
printf("%p\n", &a);		//&a-----&取地址操作符，单目操作符
int* p = &a;		//p是一个变量（指针变量），是一块空间，表示取出a的地址放到p中去

这里要注意，指针变量p的类型为int *，*相当于指针变量p的标识符，int 是指p中存放的地址对应的变量a是int类型，记住一句话，指针变量中的内容就是地址。

2、取地址操作符（&）

上面我们学的 int* p = &a; 是对指针变量的定义，其中&为取地址操作符，用来遍历指针变量，

&a表示对a进行取地址。

如：

int a = 10;
printf("%p\n", &a);		//&a-----&取地址操作符，单目操作符
int* p = &a;		//p是一个变量（指针变量），是一块空间，表示取出a的地址放到p中去

其中a为整形变量，会向内存空间中申请4个字节，且每个字节都有对应的地址。

然而，printf("%p\n", &a); 打印出的则为：0x006FFD70，即取出的为4个字节中地址较小的字节的地址。

总结：&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。

而我们口头语中说的p是一个指针，其实指的是指针变量，只是我们通常习惯这么说而已。

3、解引用操作符（*）

上面我们讲到将变量的地址存起来，当然我们也得找到他。那么问题来了，内存空间那么大，内存单元那么多，指针变量如何才能精准的定位到目标地址？这时候就要用到解引用操作符（*）了，如：

int a = 10;
printf("%p\n", &a);		//&a-----&取地址操作符，单目操作符
int* p = &a;		//p是一个变量（指针变量），是一块空间，表示取出a的地址放到p中去
*p;     //*---解引用操作符（间接访问操作符）

也就是说在指针变量的旁边放上一个*，就可以准确的找到a的地址。

如上，我们通过 *p 找到a的地址之后，将其中的变量a改为0，则打印出的结果就为0。

再次梳理一下上面讲的1、2、3：

&a ：将整形变量a的地址取出。

p = &a; 将a的地址取出存放到变量p中，故p称为指针变量。

int* p = &a;

int* 为指针变量p的类型，
* 相当于指针变量p的标识符，
int 是指p中存放的地址对应的变量a是int类型

*p：找到整形变量a的地址。

其中，& 和 * 相当于一对的，一个取出，用于存放；一个找到，用于解引用。

三、指针变量的类型

1、指针变量的大小

在64位的机器中有64根地址线，这64根地址线中，每一个地址都是由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，指针变量的大小就是8个字节，和类型无关。

如，在x64（64位）环境下运行的结果

如，在x86 (32位) 环境下运行的结果

总结：

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。
指针变量的大小和类型无关，在相同的平台下，指针大小都是相同的。

2、指针变量类型的意义

有没有发现，指针变量无论是哪种类型，在同一平台下，其大小都是一样的，那么定义这些类型又有什么意义呢？

来看一下这里两个指针变量的区别，同样是对整形变量a进行取地址，int * 和char * 申请到的内存空间的大小一样大，即指针变量的大小相同。但当对指针变量进行解引用操作的时候，int * 改变了内存空间中的4个字节，而char *则改变了内存空间中的1个字节。

所以说，指针类型决定了指针进行解引用操作的时候访问了几个字节，也就是决定了指针的权限。

3、指针 + - 整数

当我们定义两个指针变量类型，int * 和char *，分别对其进行+1操作，可发现int *类型的指针变量跳过了4个字节，char *类型的指针变量只跳过了1个字节。

因此，指针类型决定了指针进行+1，-1的时候，一次跳过的距离。

int * + 1 ——>跳过4个字节
char * + 1——>跳过1个字节

4、void *指针

根据上文，我们了解到指针变量有很多类型，如：char *，int *，short *等等类型。然而，这里有一种特殊的类型void *类型，可以理解为无具体类型的指针（泛型指针），可以接受任意类型的地址，但无法进行指针的+-整数和解引用运算。一般用于，当你取出了一个变量的地址，但不确定放在什么类型的指针变量中，就可以用void *这种类型来替代这个不确定的指针变量的类型。

这里我们不着重讲了。

四、const修饰指针

看到const，你是否似曾相识呢？是的，我只知道他是一个关键字，平常我也没用过啊！！😥😥

哈哈哈哈，没关系的，小博带你再温习一遍。

1、const修饰变量

const：常属性（不能被修改的属性），通俗点说，就是一个变量被const修饰后，该变量的值就不能被修改了。如:

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10;const int b = 10;a = 20; //a是可以修改的b = 20; //b是不能被修改的printf("%d %d\n", a, b);return 0;
}

如上，被const修饰后的b是不能被修改的，在语法上加了限制，只要我们在代码中对b进行修改，编译器就会报错，致使无法直接修改b。

const int b=10; 这里我们要知道，const修饰了变量b，使b具有了常属性，不能被修改了，但b本质上还是变量，称常变量。（在VS中，c++语言编译模式下，常变量就是变量，即使b被const修饰，b的值依旧可以被修改）。怎么用呢？当你有一个变量，不想让别人修改的时候，可以直接用const修饰。

然而，天无绝人之路，你说改不了，我就偏要改！！哈哈哈哈，固执的大学生是这样的。还别说，真有办法，虽然被const修饰后的变量不能被直接修改，但是可以通过找到改变量的地址，用解引用操作，将其中的数值修改。如下：

2、const修饰指针变量

和普通变量相比，const在修饰指针变量时稍有不同，首先我们需要先理解这张图：

大家一定要把上面的图中各变量的关系搞清楚，首先是有一个变量a中存放的值为10，指针变量p中存放的是变量a的地址，然而指针变量p也有自己的地址。

理解了上面的关系，我们再来看const在修饰指针变量时有什么不同，

首先，位置不同：

1、const 放在 *右边

int* const p = &a;

和修饰变量很相似，被const修饰过的指针变量依旧无法直接被修改。

依旧相似，如果想改变被const修饰过的指针变量，同样可以用解引用操作。

如此以来，当const放在*右边修饰指针变量时，其用法和修饰变量的相似。

然而我们要知道他的意义，const放在*右边修饰指针变量时，const限制的是指针变量p本身，指针变量不能被修改了，但是可以通过指针变量，修改指针变量指向的内容。

2、const 放在 *左边

int const * p = &a;

有了上面的基础，该代码就更好理解了，我们直接来总结一下，const在修饰指针变量，放在*的左边，限制的是指针变量的内容，不能通过指针来修改指向的内容，但是可以修改指针变量本身的值（修改指针变量的指向）。

3、* 前后都放const

如果是int const * const p这种形式，以上两种情况都会受到限制。

总结来说，const只限制其后面的的内容，共有三种类型：

int * const p ——> p = &n ; //err

int const * p ——> * p = 100 ; //err

int const * const p ——>

*p = 100 ; //err
p = &n ; //err

五、指针运算

1、指针+、- 整数

其实在上面的讲解中，我们已将了解过了指针的+、- 运算。如：

int a=10;
int * p = &a;
printf("%d\n", p+1);

int * p ——> p + 1 跳过4个字节
char * p ——> p + 1 跳过1个字节
type * p ——> p + 1 跳过 1*sizeof( type )个字节
p + n 跳过 n*sizeof( type )个字节

2、应用举例

例：给定一个数组，将其打印出来

方法一：

按照正常的思路，我们会想到用for循环的方式打印：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

方法二：

当然我们也可用指针的方法：

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int i = 0;int* p = &arr[0];int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);	//计算数组中元素的个数for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *(p+i));    //解引用操作}return 0;
}

方法三：

对于方法二稍做修改:

#include <stdio.h>
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int i = 0;int* p = &arr[0];int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);	//计算数组中元素的个数for (i = 0; i < sz; i++){printf("%d ", *p);    //解引用操作p++;}return 0;
}

其实，当我们熟悉了数组存放的底层逻辑之后，并不难写出如上代码。即数组在内存中是连续存放的。

3、指针-指针

指针1 + 整数 == 指针2

指针2 - 指针1 == 整数

即：指针 - 指针的绝对值 ——> 得到的两个指针元素之间的个数

指针- 指针计算的前提条件是：两个指针指向的必须是同一块空间。

printf("%d ",&arr[9]-&arr[0]);

4、指针的关系运算

指针和指针比较大小

举个例子来说，依旧用上面的例题：给定一个数组，将其打印出来

方法四：

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