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深入理解指针【1】--（不一样的理解！！！）

时间：2024-08-23 18:26:42浏览次数：10  
标签：变量 -- int 地址 理解 内存 printf 指针

本章概述

内存和地址

在讲解指针之前，我们先讲一下内存和地址，为后面的指针讲解进行铺垫。

  • 内存：对于内存，我相信大家都不陌生。我们买电脑或者手机时都会关注它本身的内存大小，电脑中常见的内存大小8G/16G/32G等。内存很珍贵，容量越大价格也越贵，它的容量可没有1T这样的说法，1T这里只有硬盘才有的容量。大家要把内存和硬盘区分开，对于区分不开的人，可点击链接：内存和硬盘的区别。
  • 内存的形象化理解：内存就像学校的宿舍楼一样，宿舍楼里有很多分好的房间，而且每个房间你都可以住人，或者存放东西。内存也是一样，它也是被划分了很多小的空间，这些空间就跟房间一样，它里面可存放数据。我们都知道，房间有大小，存放的东西是有限制的。内存也是一样，它里面的每个空间都是有范围的，每个空间为一个字节的容量。 总结：内存被划分为很多的单元，每个单元为一个字节的容量，内存的存储容量单位为字节。如图所示：在这里插入图片描述
    在这里我们讲一下数据存储的单位和大小：
1 byte = 8 bit
1 kb = 1024 bye
1 mb = 1024 kb
1 gb = 1024 mb
1 tb = 1024 gb
1 pb = 1024 tb
  • 地址：我们讲过了，内存就像一栋宿舍楼，一栋宿舍楼里面有很多的房间（寝室），而且每个寝室都有门牌号。如图所示：在这里插入图片描述
    当我们的朋友过来找我们玩的时候，假如每个寝室没有门牌号，他就需要一个一个房间的找，只有那样做才能最终找到你。虽然那也是一种方法，但是很不高效。但当我们有了门牌号，他就可以很迅速的找到你。内存也是如此，内存被划分为很多的一个一个的小单元，每个小单元都被进行了编码，这些编码就是门牌号，就是地址，而在C语言中给起了个新名字——指针。 所以，编码== 地址 ==指针。内存通过这些门牌号（指针），对里面的空间单元进行数据的访问。
  • 内存地址的理解：我们都知道，CPU（中央处理器）是数据处理的中心，跟我们的大脑一样。它从内存内读取数据，进行大量的运算（处理），然后把处理后的数据 (处理后的结果）再放回内存中。如图所示：在这里插入图片描述
    对内存进行数据的访问时，就要知道每个空间单元的地址。我们都知道，我们寝室门口会标注门牌号，以便被看到。但在内存中可不是这样被标注的。计算机是由很多个硬件组成的， 比如，在计算机里面有很多的电线，电子零件等。内存的地址就是由硬件设计的，它不会像门牌号那样进行标注，是由地址总线这个硬件设计好的。如图所示：在这里插入图片描述
    在CPU与内存之间有地址总线，数据总线和控制总线组成。地址总线就是一根一根电线，每根数据线连接一个比特位。我们知道每个比特位储存0或1，也就是说每根地址线会向所对应的比特位，发0或1，也就是说每根线有两种状态（结果），即0或1。所以，两根线就是四种状态（结果），三根线就是八种状态（结果）……。地址总线的个数由计算机平台决定，在32位计算机中就有32根线，就有2的32次方状态（结果），在64位计算机中就有64根线，就有2的64次方状态（结果）。一台电脑生产好后，它里面的内存地址就已经通过地址总线这个硬件设计好了。就跟我们弹钢琴一样，钢琴的每个键上面并没有标注 ，do,re,mi,……si这些音符，但是每个键都对应一个音，就是因为在生产钢琴的时候，每个键对应什么音就已经设计好了。当CPU要处理某个空间单元的数据是，它就会先通过控制总线，通知内存它要读取数据了，然后再通过地址总线，向内存发送要读取的空间单元的地址，然后内存就会根据地址找到对应的空间单元，再把里面的数据通过数据总线传给CPU。总结：编码 == 地址 == 指针。

指针的应用

指针在计算机科学中具有广泛的应用。以下是一些常见的应用场景：

  • 内存管理：指针可用于动态分配和释放内存。通过指针，可以在运行时分配和管理内存，使程序更加灵活和高效。

  • 数据结构：指针是实现各种数据结构（如链表、树、图等）的基本工具。通过指针，可以在内存中动态创建和操作数据结构，实现高效的数据访问和操作。

  • 函数指针：函数指针是指向函数的指针变量，可用于在运行时动态选择和调用不同的函数。函数指针广泛用于实现回调机制、事件处理和动态加载等场景。

  • 数组访问：通过指针，可以直接访问和操作数组元素，提高数组访问的效率。

  • 字符串处理：指针可用于字符串的操作，如拷贝、连接、比较等。通过指针，可以对字符串进行高效的处理和操作。

  • 系统级编程：在操作系统和底层编程中，指针是必不可少的工具。通过指针，可以直接访问硬件、进行内存映射、优化性能等。

  • 动态数据结构：指针可用于实现动态数据结构，如动态栈、堆等。通过指针，可以在运行时分配和释放动态数据结构，提高程序的灵活性和效率

指针变量和地址

在了解完什么是内存，什么是指针（地址）后，我们回归C语言中。在以前的文章中，我们有讲过——变量的创建本质就是向内存申请空间。既然申请了空间，那就肯定有地址，所以怎样获取我们的变量地址呢？

  • &取地址操作符： 这个符号咱们前面也见过了，格式 ：& 变量。进行代码展示：
创建一个变量，并用 & 取出变量的地址。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	printf("%p\n", &a);
	return 0;
}

结果运行图：
在这里插入图片描述

  • 指针变量：前面，咱们讲过数据类型，比如，int , char ……。指针变量也是个变量，是专门用来存放指针（地址）的变量。竟然是变量，那就有数据类型，那么指针变量的数据类型是什么样的呢？ 就是在数据类型后面加个* 比如，int * , char *,……。进行代码展示：
//  格式  ： 数据类型  *  变量名  ；
int a = 10 ;
int * p = &a ;			//p里面存放的就是 a 的地址

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	printf("%p\n",p );
	return 0;
}

结果运算图：在这里插入图片描述
有个东西忘了告诉大家了——对于地址的打印用占位符%p。从结果运行图中能看出来，指针存放的就是变量的地址。同理，比如，char *……。大家可以自行试试。

  • 指针变量的大小：前面，我们有讲过，数据类型是有大小的，也就是因为有了大小，才会申请不同的空间。对于空间大小的测量，我们用sizeof测量（前面有讲过），进行代码展示：
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(int*));
	printf("%d\n", sizeof(char*));
	printf("%d\n", sizeof(float*));
	printf("%d\n", sizeof(double*));
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
从结果运行图来看，不知道你有没有感到惊讶。不同的指针变量，它们的空间大小竟然相同！！！是不是感到很惊讶——它们占有的空间相同。我们先说结论：指针变量的大小与它的类型无关，只与所在的计算机平台有关，即，32位平台上占有4个字节，64位平台上占有8个字节。 接下来，我们进行解释：前面，我们讲过了地址总线，它的数据线数有计算机平台决定，它的每一根线都对应一个bit位，一个字节有8个bit，所以在32位的平台下就对应4个字节，在64位平台下对应8个字节。肯定有人有疑问——既然都一样，那为什么还要规定那么多指针数据类型呢？规定一个不就行了吗？。对于这个问题的解答，我们就要知道指针变量的真正含义，我们接下来讲。

  • 指针变量的解读：我们以整形指针变量为例子，比如，int a = 10 ;int * p = &a 。*号就说明了 p是个指针变量，int 就说明了p所指变量a 里面的数据类型是个整形,指针变量存放的是地址，我们通过地址找到变量a里面的数据，就可以对其内容进行更改（就像根据门牌号找到了对应的房间，我们可拿或放入东西）。总结：指针变量就是通过地址找到对应的变量数据。如图所示：在这里插入图片描述
    接下来，我们通过代码进行展示：
// 创建一个变量，不通过直接更改内容，用指针进行更改。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	printf("更改前a=%d\n", a);
	int* p = &a;
	*p = 30;
	printf("更改后a=%d\n", a);
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述

  • 解引用操作符：*就是解引用操作符，p里面存放的是地址，我们通过*这个操作符对p里面的地址解读（通过 *和p里面的地址就找到了a里面的数据,就可以进行更改）。也就是说， * p==10。进行代码展示：
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	printf("a=%d\n", *p);
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
补充个知识点，地址的表示是十六进制，对于代码的研究具有可观性（后面就会体会到）。地址的十六位进制表示，总共有8位活32位（由计算机平台决定），比如，0X00AFF9F4。因为在32位平台上，总共有32根线，一个十六进制位，可由4个bit位表示，所以只要8个十六进制位就OK了，依此推理64位平台。读到这里，我想有些人肯定有疑惑——对a的值进行更改，我们完全可以直接写成a = 30 ；为什么还费事的要用指针呢？其实，对于某个变量进行值的更改，通过直接更改是一种手段，通过指针进行更改是另一种手段。这两东西就相当于我们的工具，工具多了，我们解决问题的方法就多了。其实，通过指针进行变量的更改是很方便的，这个特征我们以后就会感受到的。

指针变量类型的意义

前面，我们已经讲过了，指针变量的大小与指针变量类型无关，只与计算机平台有关。这里我们就来讲一下，为什么要有那么多指针变量。这里我们直接说结论:指针变量的类型决定了能访问的空间大小。比如，int * 能访问4个字节空间，char *能访问1个字节空间。进行代码展示：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 0x11223344;
	int* p = &a;
	*p = 0;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述

  • 指针变量+ -整数：指针变量是能+ -整数的，想不到吧。我们直接上代码：
#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int* p = &a;
	char* pc = (char*)&a;
	printf("  p=%p\n", p);
	printf("p+1=%p\n", p+1);

	printf("  pc=%p\n", pc);
	printf("pc+1=%p\n", pc + 1);

	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
从结果运行图中，我们可以看出来，int *的指针变量对应的p，当p+1时，地址就加了4个字节，char *的指针变量对应的pc，当pc+1时，地址就加了1个字节。所以不同的指针变量类型，对应着指针变量加减时，在地址上加减多少个字节。指针变量不只是可以加减1，可以加减任意数字。地址加多少就等于数字乘以对应的变量类型对应的字节。

const修饰指针-1

const的单词意思：常量，常属性。在普通常量中(除了指针变量)：被const修饰的变量是无法进行更改的，被const修饰的变量被称为常变量。在C语言中，被const修饰的变量本质还是变量，只不过语法上规定它不可以进行更改，就跟常量似的。但在C++中，被const修饰的变量，它的本质就被改变了，就变成了常量。进行代码展示：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	  a = 30;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
代码展示2：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	const int a = 10;
	  a = 30;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
在C语言中，const修饰的普通变量的特性是可以用变长数组来验证的。进行展示：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int arr[a];
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
代码展示2;

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	const int a = 10;
	int arr[a];
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述

void * 指针变量

前面，我们讲过了，每个数据的变量类型都有相对应的指针变量类型。我们自己写代码，我们大概率不会乱用指针变量，或者我们自己清楚自己用了什么指针变量。但当我们接过来别人的代码后，对于别人所使用的指针变量类型可能不太清楚，这个时候就可以用 void *这个指针变量来接收。void 就是空，无的意思，对于什么样的指针变量类型都能接收。进行代码展示：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	char* d = "abbb";
	void* p = &a;
	void* b = &d;
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
大家要注意下，void * 所修饰的指针变量是不能直接被 *操作的。因为，void *什么指针变量类型都接收，所以它不能确定你要哪个，必须进行类型转换才能进行*。进行代码展示：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	void* p = &a;
	*p = 40;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述
代码展示2：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS	1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	void* p = &a;
	*(int*)p = 40;
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

结果运行图：在这里插入图片描述

每章的彩蛋时刻！！！

https://www.bilibili.com/video/BV1LU4y1S7Ni/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=7d0d6d43e38f977d947fffdf92c1dfad在这里插入图片描述
每章一句：“在任何一个你没有察觉的时刻，包括现在，通过行动去改变命运的机会，一直都在。”感谢你能看到这里，点赞+关注+收藏是对我的最大鼓励，咱们下期见！！！

标签：变量,--,int,地址,理解,内存,printf,指针
From： https://blog.csdn.net/2401_83009236/article/details/141354096

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