【C语言】深入理解数组和指针——初识指针

骑猪看日落 2023-10-03 20:19 34阅读 0赞

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哈喽大家好，我是保护小周ღ，C语言，接下来给大家带来的是深入理解数组和指针的初识指针，这篇主要讲的是基础指针的相关知识，是博主的所见所闻，细节上的知识后面会这里面没有提，会放在后期的文章中与数组相结合讲，多多包含~

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**目录**

一、指针

1.1 初识指针

1.2 指针的类型

1.2.1 指针加减整数

1.3 指针的解引用

1.3.1 数据的存储

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## 一、指针 ##

### 1.1 初识指针 ###

我们怎么理解指针呢，博主刚开始学习指针的时候天真的以为指针会指向，我们也常常说指针指向了某一块空间，这样说其实是为了方便理解指针，接下来博主带你来好好感受一下指针的奥妙~

如果大家对计算机的存储有一定的了解就知道，我们的程序其实是加载到内存中运行的，那些定义的变量，指针，数组啥的实际上就是在内存上开辟的空间。那么地址的传输一般是根据地址总线来的，如果地址总线是32位，那么代表在一单位时内可以传输32个比特位的数据，也就是4个字节，这也是为什么在32位机 的环境下，指针是4个字节的部分原因，哪怕是读取一个char 类型的数据，也是一次性读取4个字节的空间，但是只会使用当前的有效一个字节的内容。**同理在64位机的环境下理论上是CPU 有能力一次性访问 64个比特位 的数据** ，那么内存中的64 位如何理解呢 ，就是在32位的基础上翻了2倍，32位是4个字节，我们所说的64位就是8个字节，（实际上就是33个比特位描述） 所以64位的指针也是8个字节，因为此时的内存的编码翻了2倍，需要用8个字节来描述。我们电脑的内存其实是有限的。 32个比特位可以描述4G 的内存，33位就是8G ,34位就是16G , 64位那得多大，我们可没有那么大的内存。可千万不要说64位机，我的内存有 2^64 这么大，只能说在64 位机的环境下，我们的内存使用 8个字节来编码。我一次性可以读取8个字节的内容。

> 那么32根地址线产生的地址就会是：  
>   
> 00000000 00000000 00000000 00000000  
> 00000000 00000000 00000000 00000001  
> ...  
> 11111111 11111111 11111111 11111111  
> 这里就有2的32次方个地址。  
> 每个地址标识一个字节，那我们就可以给 （2^32Byte == 2^32/1024KB ==  
> 2^32/1024/1024MB==2^32/1024/1024/1024GB == 4GB） 4G的空间进行编址。
> 
> 1Byte (字节)= 8 bit (比特位) ;
> 
> 1KB =1024 Byte ;
> 
> 1MB=1024KB;
> 
> 1GB=1024MB;

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**这个类型后面添加 \* 号，就相当于 告诉编译器这是个某类型指针**。![306598483ab8458995ec780bc591a5e1.png][]

所以指针是什么？可不可以理解为是一块4字节的空间（我这里假设指针是四个字节），实质是就是一块地址，我们常常说定义一个指针，其实说的就是指针变量，指针自身就是一块地址，然后我给他取了一个名字，给他指定了类型，那么这一块空间就可以存储相同类型的地址，我们的内存上的存储空间都是有自己的编码的，数据处理最基本的单位就是字节，所以每个字节都有自己的编码，这个就叫地址。（每一块地址都有自己独一无二的编码）

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我们来分析分析，假如我们定义了 int 类型的指针变量 pa，我们还定义了一个局部变量a , 我们使用&（取地址操作符）取出变量a 的地址，整型数据其实是4个字节， 那么这四个空间的地址以其中的那一个字节地址为准呢？其实是首地址，就是四个地址最低位的为首地址，存放数据的时候从低地址往高地址存放。 我们知道了a 的地址，然后把这块地址给到指针pa 存储，你看 一个整型数据占4个字节，需要32 比特位来描述他的地址，所以一个整型指针也是4个字节。

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> **总结：**
> 
> 指针变量就是用来存地址的！存放在指针变量的值都会被当成地址。  
> 指针就是内存中的地址，指针变量就是用来存地址的。

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不知道大家有没有发现一个点，就是一个 char 型的指针在内存中占4个字节，但是一个char 类型的数据占一个字节的空间，为什么char 类型的指针也需要4个字节呢，我们上面也说了，32 机，一次可以访问32位的数据，所以指针在32位的环境下占4个字节有利于存、取， 另外，在32位机的环境下需要4个字节来描述地址。

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### **1.2 指针的类型** ###

上面说到，我们常用的指针类型基本都是4个字节，而且某类型指针所占的大小好像跟某类型所占的大小不一样啊，那么为什么要有指针类型呢？明明都是4个字节，我要他有何用？

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上图也可以进一步理解指针为什么是4个字节，哪怕他是一个结构体类型又怎么样，还是4个字节， 我们的指针只需要**记住**给这个结构体变量的划分的那片空间的起始字节的地址即可，然后就有能力访问，有朋友就要问了， 我们定义的结构体里面的成员 两个整型 8个字节，一个字符型 占一个字节，加起来应该是 9个字节，怎么就是12字节了呢，不难理解，上面也有讲过，32 位机的环境下，CPU 一次性可以读取4个字节的内容，9个字节要怎么读？还是要读取 3次，12字节，那干脆就多给这个结构体变量3个字节，是吧，大度一点，这个是简单的理解一下（粗略的理解），这个叫内存对齐，在不同的操作系统下，和不同的位数环境下，会有不同的表现，一般是4个字节的整数倍。

> 到这里我们总结一下，指针实际上就是内存上的地址，也有自己的地址编号，指针会把存储的数据当成地址来存储，就是这么设计的，指针在32位的环境下占4个字节，在64位的环境下占8个字节。

我们在上面也提到过指针的定义，类型 + ‘ \* ’ + 指针名

int a=0;
    int* pa=&a;

指针类型有什么用啊，整型指针也是4个字节，字符型指针也是4个字节，结构体指针也是4个字节，反正都是存地址的，地址又没有类型，要类型有何用？

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#### 1.2.1 指针加减整数 ####

我们来举个例子：

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**总结：**指针的类型决定了指针向前或者向后走一步可以跳过几个字节。

整型指针+1，以当前存储的地址为基准，向高地址走4个字节，**但是不会改变原先存储的地址**，+2就是走8个字节咯。-1，以原存储的地址为基准，向低地址走4个字节。

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### 1.3 指针的解引用 ###

上面说到，指针就是内存中的地址，指针变量就是用来存地址的，那我们存储地址就需要访问地址，我们能不能通过指针存储的地址，来操作那块地址中的数据呢？可以的！

先带大家了解一个操作符, ‘ \* ’ 在定义的时候代表定义的是一个指针，在配合指针使用的时候就叫“解引用操作符” ，解引用是什么意思呢？举个例子。

> 今天是情人节，张三和自己的女朋友玩至深夜，女朋友是在太困了，就先说自己去开一间房睡觉，张三女朋友来到某某酒店（内存） 跟服务员（操作系统）说自己要一间房间，服务员看看了电脑哪里还有空房间，然后说520 房间可以使用（定义指针划分空间），随后张三对象打电话告诉张三说自己在某某酒店 520房间（地址），没关门，让他早点来休息，张三马不停蹄的来到 520 房间，果然没关门，张三此时知道女朋友在这间房间，推门而入，结果发现空无一人，张三直接糊涂了，明明女朋友给的地址是这里啊，发现床上有一个纸条，上面写的， 要想找到我，来 250 房间（对象的准确地址），去前台拿钥匙（解引用符号 ‘ \* ’），别吵醒我，然后张三去前台拿到了要是然后 打开了250 房间的门，找到了女朋友。

以上故事 张三通过 520 房间（指针） 知道了女朋友的地址， 然后去前台拿钥匙 （解引用操作符 ‘ \* ’ ）打开了女朋友的房间。

所以 解引用操作符可以理解为，通过指针变量中存储的地址，找到该地址中存储的数据。既然找到了，那就可以修改。

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> **总结：**  
> **指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大的权限（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。**

另外大家一定对，使用char 类型的指针一个字节一个字节打印的数据是反着来的有疑惑，在vs 2019 的环境下数据是倒着存储的， 11 22 33 44 ，实际上存储的是 44 33 22 11 ，那我们的指针可不从 44 的那个位置访问吗？ 至于为什么倒着存储，且听我慢慢道来：

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#### 1.3.1 数据的存储 ####

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根据上图，我们发现，我们的值以字节为单位（我们的存储单元最基本的单位就是字节），在内存中是倒着存贮的，嘶~，好奇怪啊。

一个数值超过1个字节，要在内存中存储，那就有了存储顺序的问题。

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**所以大小端存储更像是一种标准。不同的编译器有着不同得存储顺序，但是一般都是大端或者是小端存储。**

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**博主用的是VS 2019 ，所以这个编译器是小端字节序存储。**

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至此**C语言初识指针**博主已经分享完了，相信大家对指针有了不一样的理解，尽请期待数组 &&指针。

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本期收录于博主的专栏——C语言，适用于编程初学者，感兴趣的朋友们可以订阅，查看其它“C语言基础知识”。[C语言\_保护小周ღ的博客-CSDN博客][C_-CSDN]

感谢每一个观看本篇文章的朋友，更多精彩敬请期待：保护小周ღ **\*★,°\*:.☆(￣▽￣)/$:\*.°★\***

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