深入理解C語(yǔ)言指針及占據(jù)內(nèi)存空間

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第一、了解內(nèi)存空間

本文章文字有點(diǎn)多，會(huì)有點(diǎn)枯燥，配合圖文一起看可以緩解枯燥，耐心閱讀哦?。?！

先了解內(nèi)存地址，才更好的理解指針！

我們可以把內(nèi)存想象為成一列很長(zhǎng)很長(zhǎng)的貨運(yùn)火車(chē)，有很多大小相同的車(chē)廂，而每個(gè)車(chē)廂正好相當(dāng)于在內(nèi)存中表示一個(gè)字節(jié)。這些車(chē)廂裝著不同的貨物，就像我們的內(nèi)存要存著各式各樣的數(shù)據(jù)。

多啰嗦一下

我們平時(shí)在電腦上能夠聽(tīng)音樂(lè)、看視頻和文章，其實(shí)看到的這些東西就是內(nèi)存中每個(gè)“車(chē)廂”里面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)最終還是由二進(jìn)制0/1演變而成。

雖然視頻、文章、音樂(lè)等這些信息在我們眼里是不同的，但對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)它們?cè)趦?nèi)存中都是以二進(jìn)制的形式來(lái)表示。

因?yàn)槲覀円廊ツ拇婊蛉?shù)據(jù)，所以?xún)?nèi)存中每個(gè)字節(jié)都有對(duì)應(yīng)的編號(hào)，就像火車(chē)上的車(chē)廂編號(hào)一樣。而這個(gè)內(nèi)存中每個(gè)字節(jié)的編號(hào)就是我們常說(shuō)的內(nèi)存地址，是按一個(gè)字節(jié)接著一個(gè)字節(jié)的次序進(jìn)行編址。如下圖所示：

凡事多問(wèn)幾個(gè)為什么？

1. 為什么內(nèi)存地址都有0x開(kāi)頭？

0x 開(kāi)頭代表以十六進(jìn)制來(lái)表示的意思。

2. 為什么我們平時(shí)看到內(nèi)存地址是這樣的呢？如圖：

因?yàn)閮?nèi)存容量很大，容量大字節(jié)數(shù)自然也多了，所以需要更多位來(lái)編址內(nèi)存地址。上圖的（0x00 ...）內(nèi)存地址這里只是便于理解！

3. 為什么我那么菜呢？

哈哈哈......你心里沒(méi)點(diǎn)*數(shù)嗎？

關(guān)于內(nèi)存字節(jié)

• 1個(gè)內(nèi)存地址只存1個(gè)字節(jié) (Byte)；
• 1個(gè)字節(jié)等于8位二進(jìn)制，每一位二進(jìn)制的0或1，叫“比特”(bit)；
• 比特是最小單位，字節(jié)是比特的集合，也是一個(gè)單位；

內(nèi)存給數(shù)據(jù)類(lèi)型地址分配如下：

• char:占一個(gè)字節(jié)分配一個(gè)地址；
• int: 占四個(gè)字節(jié)分配四個(gè)地址；
• 還有l(wèi)ong、float、double等類(lèi)型，等著你來(lái)動(dòng)手測(cè)試。

可以使用sizeof進(jìn)行驗(yàn)證：

#include<stdio.h>
int main () {
 printf("sizeof(char)=%u\n",sizeof(char));
 printf("sizeof(int)=%u\n",sizeof(int));
return 0;
}

結(jié)果如下：

第二、理解指針

不要把指針想得太復(fù)雜，指針的實(shí)質(zhì)就是內(nèi)存“地址”，可以說(shuō)指針就是地址，其實(shí)指針就是保存地址的變量。

拿普通變量跟指針變量做比較：

char a; // 定義一個(gè)變量a，用于保存char類(lèi)型的數(shù)據(jù)；
char *b; // 定義一個(gè)指針變量b，用于保存一個(gè)內(nèi)存地址，這個(gè)內(nèi)存地址上的數(shù)據(jù)必須是char類(lèi)型的。

舉個(gè)例子，給指針變量進(jìn)行賦值：

#include<stdio.h>
int main () {
 char a = 5; // char 類(lèi)型占一個(gè)字節(jié)； 
 char *b = &a; // “&”是取變量的地址，取出a在內(nèi)存中的地址；
 // 賦值給b指針，此時(shí)b變量存儲(chǔ)的就是a地址。
 printf("我是a變量的值：%d\n",*b); // *b表示輸出b里面存儲(chǔ)的地址上的數(shù)據(jù)； 
 // 證明b上存儲(chǔ)的是a的地址；
 printf("我是a的地址：%p\n",&a);
 printf("我是b變量的值：%p\n",b);
return 0;
}

輸出結(jié)果為：

我是a變量的值：5
我是a的地址：000000000062FE17
我是b變量的值：000000000062FE17

通過(guò)畫(huà)圖來(lái)理解：

通過(guò)指針間接性修改變量的值

char a = 5; 
char *b = &a;
printf("初始值：a=%d,*b=%d\n",a,*b);
*b = 12; // 其實(shí)操作的就是變量a本身的值；
printf("修改后：a=%d,*b=%d\n",a,*b);
------------------------------------------
輸出結(jié)果為：
初始值：a=5,*b=5
修改后：a=12,*b=12

指針類(lèi)型的概念

我們知道char類(lèi)型的數(shù)據(jù)只占一個(gè)字節(jié)，有很多類(lèi)型是需要多個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)的，像int類(lèi)型的數(shù)據(jù)就需要四個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)（根據(jù)平臺(tái)不同，長(zhǎng)度也有可能不一致）。

對(duì)于int類(lèi)型的指針從當(dāng)前字節(jié)(地址)開(kāi)始共四個(gè)字節(jié)(地址)都是屬于該變量的值， 而對(duì)于char類(lèi)型則只表示當(dāng)前字節(jié)(地址)。代碼如下：

int a = 259;
int * p1 = &a;
char * p2 = (char *)&a; // 這里需要強(qiáng)制轉(zhuǎn)換一下類(lèi)型
printf("*p1=%d,*p2=%d\n",*p1,*p2);
-----------------------
輸出：*p1=259,*p2=3

通過(guò)畫(huà)圖來(lái)便于理解：

通過(guò)上文我們已經(jīng)對(duì)int類(lèi)型指針有所了解了，*p1的輸出是在我們預(yù)算范圍之內(nèi)的，但是為什么*p2輸出的值是3呢？

重點(diǎn)，敲黑板?。?！

因?yàn)橛?jì)算機(jī)是使用二進(jìn)制來(lái)表示數(shù)字的，上面(259)十進(jìn)制轉(zhuǎn)換二進(jìn)制是 [100000011]，由于一個(gè)int類(lèi)型變量占用四個(gè)字節(jié)，8位二進(jìn)制為一個(gè)字節(jié)，補(bǔ)齊高位的0后，則 [00000000 00000000 00000001 00000011]，每8位二進(jìn)制(一個(gè)字節(jié))換算為十進(jìn)制，則 [0  0  1  3]。

此時(shí)你應(yīng)該差不多明白*p2為什么輸出的值為3了吧，但是內(nèi)存地址中有個(gè)概念叫"大小端模式"，就會(huì)有兩種不同的排序：[0  0  1  3] or [3  1  0  0]。

由于計(jì)算機(jī)讀取*p2的地址是0x00，所以直接輸出這個(gè)地址上的數(shù)據(jù)，你也可以試著改一下，把259換成258/257等，看看是否正如所說(shuō)。

驗(yàn)證它們存儲(chǔ)地址，代碼如下：

int a = 259;
int * p1 = &a;
char * p2 = (char *)&a;
printf("*p1=%d,*p2=%d\n",*p1,*p2);
printf("&a=0x%p\n",&a);
printf("p1=0x%p\n",p1);
printf("p2=0x%p\n",p2);

輸出結(jié)果正如我們預(yù)想的：

當(dāng)你看到這里的時(shí)候，你只是剛剛認(rèn)識(shí)指針而已，以上是我們俗稱(chēng)的一級(jí)指針，一級(jí)指針是比較簡(jiǎn)單的，還有二級(jí)指針和多級(jí)指針，更繞、更難理解，接下來(lái)介紹一下二級(jí)指針。

在講二級(jí)指針前，我們是否有疑問(wèn)：什么是一級(jí)指針？什么是二級(jí)指針呢？?jī)烧哂惺裁磪^(qū)別呢？

一級(jí)指針存儲(chǔ)變量的地址，通過(guò)這個(gè)地址"直接獲取"變量的數(shù)據(jù)。二級(jí)指針存儲(chǔ)一級(jí)指針的地址，二級(jí)指針通過(guò)一級(jí)指針"間接獲取"獲取變量的數(shù)據(jù)。多級(jí)指針以此類(lèi)推，個(gè)人理解，講的不對(duì)歡迎指正。

再堅(jiān)持一下，精彩在"下面"?。?！[/滑稽]

二級(jí)指針

“指針的指針”也就是我們俗稱(chēng)的二級(jí)指針。

什么是“指針的指針”，例如下面代碼：

char a = 5; 
char * p1 = &a;
char ** p2= &p1;
printf("*p=%d，**p2=%d\n",*p1,**p2); // 輸出：*p1=5，**p2=5

通過(guò)畫(huà)圖來(lái)理解：

多級(jí)指針也就是指針的指針的指針.....，以此類(lèi)推即可。

第三、指針運(yùn)算問(wèn)題

指針運(yùn)算是根據(jù)指針的類(lèi)型不同而進(jìn)行運(yùn)算的，因類(lèi)型的不同，在加1/減1操作時(shí)，內(nèi)存分配的空間也不同。

又拿int類(lèi)型和char類(lèi)型來(lái)作比較，代碼如下：

char類(lèi)型+1：從輸出結(jié)果可以看出地址是遞增1的，正符合char類(lèi)型占一個(gè)字節(jié)的說(shuō)法。

char c = 'h';
char *a = &c;
for (int i=0;i<3;i++){
 printf("a+1=0x%p\n",a + i);
}
--------------------------------
輸出結(jié)果：
a+1=0x000000000062FE0F
a+1=0x000000000062FE10
a+1=0x000000000062FE11

int類(lèi)型+1：輸出的地址之間相差為4，正是int類(lèi)型占據(jù)空間。

int c = 259;
int *a = &c;
for (int i=0;i<3;i++){
 printf("a+1=0x%p\n",a + i);
}
--------------------------------
輸出結(jié)果：
a+1=0x000000000062FE0C
a+1=0x000000000062FE10
a+1=0x000000000062FE14

char類(lèi)型和int類(lèi)型分別+1在內(nèi)存中地址分配，如圖：

指針就介紹到這里，這只是指針的基礎(chǔ)，還有數(shù)組指針、指針數(shù)組、null指針、void指針等等知識(shí)，還需要學(xué)習(xí)，后續(xù)繼續(xù)更新。

以上有不恰當(dāng)或者講得不對(duì)的地方，希望各位留言指正，謝謝！

站在巨人的肩膀上！

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的C語(yǔ)言指針及占據(jù)內(nèi)存空間，希望對(duì)大家有所幫助！