如何深入理解C語言指針及占據(jù)內(nèi)存空間

如何深入理解C語言指針及占據(jù)內(nèi)存空間，相信很多沒有經(jīng)驗(yàn)的人對此束手無策，為此本文總結(jié)了問題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個(gè)問題。

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很長的貨運(yùn)火車，有很多大小相同的車廂，而每個(gè)車廂正好相當(dāng)于在內(nèi)存中表示一個(gè)字節(jié)。這些車廂裝著不同的貨物，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)在電腦上能夠聽音樂、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、音樂等這些信息在我們眼里是不同的，但對于計(jì)算機(jī)來說它們在內(nèi)存中都是以二進(jìn)制的形式來表示。

因?yàn)槲覀円廊ツ拇婊蛉?shù)據(jù)，所以內(nèi)存中每個(gè)字節(jié)都有對應(yīng)的編號，就像火車上的車廂編號一樣。而這個(gè)內(nèi)存中每個(gè)字節(jié)的編號就是我們常說的內(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：

凡事多問幾個(gè)為什么？

1. 為什么內(nèi)存地址都有0x開頭？

0x 開頭代表以十六進(jìn)制來表示的意思。

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等類型，等著你來動(dòng)手測試。

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

通過畫圖來理解：

通過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

指針類型的概念

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

對于int類型的指針從當(dāng)前字節(jié)(地址)開始共四個(gè)字節(jié)(地址)都是屬于該變量的值， 而對于char類型則只表示當(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)換一下類型printf("*p1=%d,*p2=%d\n",*p1,*p2);-----------------------輸出：*p1=259,*p2=3

通過畫圖來便于理解：

通過上文我們已經(jīng)對int類型指針有所了解了，*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！?。?/h3>

因?yàn)橛?jì)算機(jī)是使用二進(jìn)制來表示數(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。

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)識指針而已，以上是我們俗稱的一級指針，一級指針是比較簡單的，還有二級指針和多級指針，更繞、更難理解，接下來介紹一下二級指針。

在講二級指針前，我們是否有疑問：什么是一級指針？什么是二級指針呢？兩者有什么區(qū)別呢？

一級指針存儲(chǔ)變量的地址，通過這個(gè)地址"直接獲取"變量的數(shù)據(jù)。二級指針存儲(chǔ)一級指針的地址，二級指針通過一級指針"間接獲取"獲取變量的數(shù)據(jù)。多級指針以此類推，個(gè)人理解，講的不對歡迎指正。

再堅(jiān)持一下，精彩在"下面"！?。/滑稽]

二級指針

“指針的指針”也就是我們俗稱的二級指針。

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

通過畫圖來理解：

多級指針也就是指針的指針的指針.....，以此類推即可。

第三、指針運(yùn)算問題

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

又拿int類型和char類型來作比較，代碼如下：

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

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=0x000000000062FE0Fa+1=0x000000000062FE10a+1=0x000000000062FE11

int類型+1：輸出的地址之間相差為4，正是int類型占據(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=0x000000000062FE0Ca+1=0x000000000062FE10a+1=0x000000000062FE14

char類型和int類型分別+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，還需要學(xué)習(xí)，后續(xù)繼續(xù)更新。

以上有不恰當(dāng)或者講得不對的地方，希望各位留言指正，謝謝！

站在巨人的肩膀上！

看完上述內(nèi)容，你們掌握如何深入理解C語言指針及占據(jù)內(nèi)存空間的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！