学指针不讲内存就是耍流氓!!!
1.内存和地址
1.1内存
- 在计算机中为了方便管理内存,内存会被划分为字节为单位的内存空间,也就是说一个内存单元的大小是一个字节。
- 为了方便找到这个内存单元,我们会给每个内存单元一个编号,就像生活中每个房间都有门牌号。
- 有了内存单元的编号,就可以快速找到内存单元。
- 编号 == 地址 == 地址在C语言中也被称为指针。
int main()
{
int a = 10;
int*p = &a;//p指向的对象是int类型的;*是说明p是指针变量
return 0;
}
- 指针变量就是用来存放地址的
- 存放在指针变量中的值,都会被当作地址使用
1.2究竟该如何理解编址
- CPU访问内存中的某个字节空间,必须知道这个字节空间在内存的什么位置,⽽因为内存中字节很多,所以需要给内存进⾏编址(就如同宿舍很多,需要给宿舍编号⼀样)。
- 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。
- 钢琴、吉他上⾯没有写上“都瑞咪发嗦啦”这样的信息,但演奏者照样能够准确找到每⼀个琴弦的每⼀个位置,这是为何?因为制造商已经在乐器硬件层⾯上设计好了,并且所有的演奏者都知道。本质是⼀种约定出来的共识!
- ⾸先,必须理解,计算机内是有很多的硬件单元,⽽硬件单元是要互相协同⼯作的。所谓的协同,⾄少相互之间要能够进⾏数据传递。
- 但是硬件与硬件之间是互相独⽴的,那么如何通信呢?答案很简单,⽤"线"连起来。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。
- 不过,我们今天关⼼⼀组线,叫做地址总线。
- 我们可以简单理解,32位机器有32根地址总线,每根线只有两态,表⽰0,1【电脉冲有⽆】,那么⼀根线,就能表⽰2种含义,2根线就能表⽰4种含义,依次类推。32根地址线,就能表⽰2^32种含义,每⼀种含义都代表⼀个地址。
- 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(&)
- 理解了内存和地址的关系,我们再回到C语⾔,在C语⾔中创建变量其实就是向内存申请空间,⽐如:
⽐如,上述的代码就是创建了整型变量a,内存中 申请4个字节,⽤于存放整数10,其中每个字节都 有地址,上图中4个字节的地址分别是:
0x006FFD70
0x006FFD71
0x006FFD72
0x006FFD73
那我们如何能得到a的地址呢? 这⾥就得学习⼀个操作符(&)-取地址操作符
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
&a;//取出a的地址
printf("%p\n", &a);
return 0;
}
按照我画图的例⼦,会打印处理:006FFD70, &a取出的是a所占4个字节中地址较⼩的字节的地址。
虽然整型变量占⽤4个字节,我们只要知道了第⼀个字节地址,顺藤摸⽠访问到4个字节的数据也是可⾏的。
2.2指针变量和解引用操作符(*)
2.2.1指针变量
- 那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值,⽐如:0x006FFD70,这个数值有时候也是需要存储起来,⽅便后期再使⽤的,那我们把这样的地址值存放在哪⾥呢?答案是:指针变量中。 ⽐如:
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中
return 0;
8 }
- 指针变量也是一种变量,这种变量就是用来存放地址的,存放在指针变量中的值都会理解为地址。
2.2.2如何拆解指针类型
- 我们看到pa的类型是 int* ,我们该如何理解指针的类型呢?
int a = 10;
int * pa = &a;
- 这⾥pa左边写的是 int* , * 是在说明pa是指针变量,⽽前⾯的 int 是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。
- 同上,当有一个char类型的变量ch,ch的地址就应该存放在char类型指针变量中......
2.2.3解引用操作符
- 我们将地址保存起来,未来是要使⽤的,那怎么使⽤呢?
- 在现实⽣活中,我们使⽤地址要找到⼀个房间,在房间⾥可以拿去或者存放物品。
- C语⾔中其实也是⼀样的,我们只要拿到了地址(指针),就可以通过地址(指针)找到地址(指针)指向的对象,这⾥必须学习⼀个操作符叫解引⽤操作符(*)。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 100;
int* pa = &a;
*pa = 0;
return 0;
}
- 上⾯代码中第7⾏就使⽤了解引⽤操作符, *pa 的意思就是通过pa中存放的地址,找到指向的空间,*pa其实就是a变量了;所以*pa= 0,这个操作符是把a改成了0.
- 有同学肯定在想,这⾥如果⽬的就是把a改成0的话,写成 a = 0; 不就完了,为啥⾮要使⽤指针呢?
- 其实这⾥是把a的修改交给了pa来操作,这样对a的修改,就多了⼀种的途径,写代码就会更加灵活,后期慢慢就能理解了。
2.3指针变量的大小
- 前⾯的内容我们了解到,32位机器假设有32根地址总线,每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0,那我们把32根地址线产⽣的2进制序列当做⼀个地址,那么⼀个地址就是32个bit位,需要4个字节才能存储。
- 如果指针变量是⽤来存放地址的,那么指针变的⼤⼩就得是4个字节的空间才可以。
- 同理64位机器,假设有64根地址线,⼀个地址就是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,指针变的⼤⼩就是8个字节。
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int* p = #
char ch = 'w';
char* pc = &ch;
printf("%zd\n", sizeof(p));//
printf("%zd\n", sizeof(pc));//
printf("%zd\n", sizeof(char*));
printf("%zd\n", sizeof(short*));
printf("%zd\n", sizeof(int*));
printf("%zd\n", sizeof(long*));
printf("%zd\n", sizeof(float*));
printf("%zd\n", sizeof(double*));
return 0;
}
结论:
- 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
- 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。