1. 内存和地址
1.1内存
我们在学校里住宿的话，学校会给我们分配宿舍，每个人都会有自己的位置。那么当我们需要在学校里面找的时候，这样效率很低，但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况，给每个房间编上号，
这样我们就可以很快的找到 如果把上⾯的例⼦对照到计算中，⼜是怎么样呢？ 我们知道计算上CPU（中央处理器）在处理数据的时候，需要的数据是在内存中读取的，处理后的数据也会放回内存中，那我们买电脑的时候，电脑上内存是8GB/16GB/32GB等，那这些内存空间如何⾼效的管理呢？ 其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元，每个内存单元的⼤⼩取1个字节 下面是计算机的常见单位，bit（比特）位可以存储一个二进制数的0或11楼，101,102,103,104....
2楼，201,202,203,204....
3楼，301，....
....
....
1b yte = 8b it 1 KB = 1024b yte 1 MB = 1024 KB 1 GB = 1024 MB 1 TB = 1024 GB 1 PB = 1024 TB其中，每个内存单元，相当于⼀个学⽣宿舍，⼀个字节空间⾥⾯能放8个⽐特位，就好⽐同学们 住的⼋⼈间，每个⼈是⼀个⽐特位。 每个内存单元也都有⼀个编号（这个编号就相当于宿舍房的⻔牌号），有了这个内存单元的编号，CPU就可以快速找到⼀个内存空间。
我们在生活中把这些门牌号称之为地址，而在c语言中我们称之为指针。
内存单元的编号 == 地址 == 指针
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。
每条地址总线可以用低或高脉冲（impulse）来表示0或1，我们常说32位和64位的机器，这里是指计算机最多能处理多少数据。例如，当我们使用32位计算机进行操作的时候，其表达的意思就是我们的电脑CPU和内存之间的地址线有32条，这里每一条地址线都可以用高低脉冲来表示0或1，那么我们一共有2^32种组合方式，每一种组合方式都可以代表一个地址。那么64位的机器就有2^64种组合方式，我们就有2^64个地址可以表达
2. 指针变量和地址
2.1 取地址操作符（&）
我们上面介绍了内存，地址和指针之间的关系。
我们知道在c语言中，我们建立一个变量就是在向内存申请一块空间，那么我们怎么能知道这个地址是什么呢？这时我们需要用到一个取地址操作符（&）
我们写下如下一串简单的代码
#include<stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
printf("%p ", &a);
return 0;
}
运行结果如下（%p是打印地址）
我们可以看到，他打出了一串数字。那么他是不是真正的地址呢？
我们按下F10，打开调试，在窗口处打开内存
我们在内存中输入&a就可以观察到a的地址了，按F10到第7行时，屏幕上打印出了这串数字
和我们在内存中看到的地址一样，那么我们可以说打印出了这个地址
上述的代码就是创建了整型变量a，向内存中申请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：
1.0x000000470B14F5A4
2.0x000000470B14F5A5
3.0x000000470B14F5A6
4.0x000000470B14F5A7
我们可以发现，整形在内存中的存储是占4个字节，且我们取出的是最小的那个地址
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
上面我们一直在说地址怎么怎么样，那么当我们需要地址（指针）时，我们该怎么得到呢？这些地址（指针），又存放在哪里呢？
用来存放指针的变量我们称之为指针变量。（指针变量就像，我们要通过门牌号找到一个人的时候，得先从存这些门牌号的储存空间中找到那个门牌号，要通过门牌号找到数据，指针变量就是用来存放这些门牌号的）
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。
#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;
}2.2.2 如何拆解指针类型
int main()
{
int a = 10;
int* pa = &a;
return 0;
}pa的类型是int* ，这里（*）是告诉我们这是一个指针，int是说明这是int（哪种）变量类型的地址。
如果是char类型，我们就写作
char* pa = &a如果是float（浮点型），我们就写作
float* pa = &a.....等等
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
2.3 指针变量的大小
我们上面说到，32位机器下，共有32根线来表示0或1，他们组成的地址一共有2^32个地址（每一个地址都会用32根线来组成，我们说过这些线都表示0或1的二进制数，那么每一个地址就是32个bit位，也就是4个字节，那么我们可以说每个指针变量都是4个字节。那么到底是不是呢？下面可以用sizeof（）操作符来计算一下32位下各种类型指针变量的大小（单位字节））
我们发现确实是这样的
那么进而可以推导出：64位机器下的指针变量大小是64个bit位也就是8个字节
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 • 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。
3. 指针变量类型的意义
指针变量的⼤⼩和类型⽆关，只要是指针变量，在同⼀个平台下，⼤⼩都是⼀样的，为什么还要有各种各样的指针类型呢？3.1 指针的解引用
我们先来看以下代码在内存中的情况，
int main()
{
int n = 0x11223344;
int* pi = &n;
*pi = 0;
return 0;
}
我们看到我们存入的16进制数据0x11223344已经存入n这时我们取地址&n，存入指针变量pi中，
再解引用其地址，使其为0
我们发现，其都是为0了。
下面我们来看另一个有一点不一样的代码
int main()
{
int n = 0x11223344;
char* pc = (char*)&n;
*pc = 0;
return 0;
}这个代码不同的地方在于把n的地址强制从int转换为char，再存入char类型的指针变量pc中
我们惊奇地发现只有第一个数据发生了变化，char类型是一个字节的大小，我们就可以总结结论
结论：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 验证
int main()
{
int n = 10;
int* pi = &n;//直接取n的地址到pi中
char* pc = (char*)&n;强制转换n指针类型成char类型，并将其存入char类型指针pc中
printf("%p\n", &n);//取n的地址
printf("%p\n", pc);//打印pc的地址
printf("%p\n", pc + 1);//打印pc+1的地址
printf("%p\n", pi);//打印pi的地址
printf("%p\n", pi + 1);//打印pi+1的地址
return 0;
}
我们发现作为char类型的地址pc加一的时候只跳过了1个字节，而作为int类型的地址pi跳过了4个字节
这就是指针变量的类型差异带来的变化。 结论：指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）
4. const修饰指针
4.1 const修饰变量
变量是可以修改的，如果把变量的地址交给⼀个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量 但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作⽤。#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;
}上述代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就⾏修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。
但是如果我们绕过n，使⽤n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则。
#include <stdio.h>
int main()
{
const int n = 0;
printf("n = %d\n", n);
int*p = &n;
*p = 20;
printf("n = %d\n", n);
return 0;
}我们发现确实可以修改
4.2 const修饰指针变量
void test1()
{
int n = 10;
int m = 20;
int* p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
void test2()
{
//代码2
int n = 10;
int m = 20;
const int* p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
void test3()
{
int n = 10;
int m = 20;
int* const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
void test4()
{
int n = 10;
int m = 20;
int const* const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
int main()
{
//测试⽆const修饰的情况
test1();
//测试const放在*的左边情况
test2();
//测试const放在*的右边情况
test3();
//测试*的左右两边都有const
test4();
return 0;
}
结论：const修饰指针变量的时候 • const如果放在*的左边，修饰的是指针指向的内容，保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本⾝的内容可变。 • const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本⾝，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。
5. 指针运算
指针的基本运算有三种，分别是： • 指针+- 整数 • 指针-指针 • 指针的关系运算5.1 指针+- 整数
因为数组在内存中是连续存放的，只要知道第⼀个元素的地址，顺藤摸⽠就能找到后⾯的所有元素。
#include <stdio.h>
//指针+- 整数
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
for(i=0; i<sz; i++)
{
printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数
}
return 0;
}5.2 指针-指针
strlen的一种实现
//指针-指针
#include <stdio.h>
int my_strlen(char *s)
{
char *p = s;
while(*p != '\0' )
p++;
return p-s;//这里用后面的地址减去前面的地址，就可以得到中间地址个数，char类型大小是一个字节
}
int main()
{
printf("%d\n", my_strlen("abc"));
return 0;
}5.3 指针的关系运算
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较
{
printf("%d ", *p);
p++;
}
return 0;
}6. 野指针
概念： 野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）
6.1 野指针的成因
6.1.1.指针未初始化
int main()
{
int a;
int* p = &a;
return 0;
}
这里指针变量p存的a的指针就是随机值，因为a未进行初始化 。所以他是野指针
如果不知道指针该初始化什么值，为了安全初始化为NULL（空指针）
int* p = NULL;
6.1.2.指针越界访问
int main()
{
int arr[10] = {0};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
for(i=0; i<=11; i++)
{
//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
*(p++) = i;
}
return 0;
}6.1.3.指针指向的空间释放（避免返回局部变量的地址）
当我们在一个函数中建立了一个指针，当我们走出这个函数后，这块空间的内容会销毁，这时我们就不能使用原来的指针了。
#include <stdio.h>
int* test()
{
int n = 100;
return &n;
}
int main()
{
int*p = test();
printf("%d\n", *p);
return 0;
}这就是典型的野指针
6.2 怎么避免野指针
1.我们可以及时使指针为NULL
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
for(i=0; i<10; i++)
{
*(p++) = i;
}
//此时p已经越界了，可以把p置为NULL
p = NULL;
//下次使⽤的时候，判断p不为NULL的时候再使⽤
//...
p = &arr[0];//重新让p获得地址
if(p != NULL) //判断
{
//...
}
return 0;
}当指针变量指向⼀块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使⽤这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问，同时使⽤指针之前可以判断指针是否为NULL。我们可以把野指针想象成野狗，野狗放任不管是⾮常危险的，所以我们可以找⼀棵树把野狗拴起来，就相对安全了，给指针变量及时赋值为NULL，其实就类似把野狗栓前来，就是把野指针暂时管理起来不过野狗即使拴起来我们也要绕着⾛，不能去挑逗野狗，有点危险；对于指针也是，在使⽤之前，我们也要判断是否为NULL，看看是不是被拴起来起来的野狗，如果是不能直接使⽤，如果不是我们再去使⽤。
2. ⼩⼼指针越界
⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。 3. 指针初始化 如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值NULL. NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错。#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int*p1 = #
int*p2 = NULL;
return 0;
}8. 指针的使用和传址调用
那么我们浅浅的学习了指针，什么情况下我们非指针不可呢？ 例：我们设计一个函数交换两个数的值void swap(int x, int y)
{
int temp = 0;
temp = x;
x = y;
y = temp;
}
int main()
{
int x = 10;
int y = 20;
swap(x, y);
printf("交换后x的值：%d\n", x);
printf("交换后y的值：%d\n", y);
return 0;
}
void swap(int* x, int* y)
{
int temp = *x;
*x = *y;
*y = temp;
}
int main()
{
int x = 10;
int y = 20;
swap(&x, &y);
printf("交换后x的值：%d\n", x);
printf("交换后y的值：%d\n", y);
return 0;
}