【C语言】-- 一篇带你了解指针，内存，解引用

目录

1、什么是指针？

1.1 内存

1.2 指针变量

二、指针和指针类型

1、指针类型

2、指针+整数

3、指针的解引用

三、野指针

1、野指针成因

(1) 指针未初始化

(2) 指针越界访问

(3) 指针指向的空间释放

2、如何规避野指针

四、指针运算

1、指针-指针

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       本篇文章我们来了解C语言中指针的相关内容，对于指针可以说是C语言学习中较难理解的内容。本篇以了解指针为目的，从表层入手，浅析C指针！

1、什么是指针？

理解指针的 两个要点：

1. 指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址。
2. 平时我们口中所说的指针，通常指的是指针变量，是用来存放内存地址的变量。

总结：指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量。

1.1 内存

学习指针首先要了解 内存：

内存是电脑上特别重要的存储器，计算机中程序的运行都是在内存中进行的。所以为了有效的使用内存，就把内存划分成一个个小的内存单元，每个内存单元的大小是1个字节。为了能够有效的访问到内存的每个单元，就给内存单元进行了编号，这些编号被称为该内存单元的地址。（每个内存单元都有地址）就好比电脑是我们的学校，内存就是学校的一个宿舍楼，而一个内存单元就代表宿舍楼中的一个宿舍，而宿舍的门牌号就表示一个地址。

对于32位的机器，假设有32根地址线，那么假设每根地址线在寻址的时候产生高电平（高电压）和低电平（低电压）就是（1或者0）；那么32根地址线产生的地址就会是：2^32 也就是说32位机器能够产生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 （2^32^Byte == 2^32^/1024KB == 2^32^/1024/1024MB==2^32^/1024/1024/1024GB == 4GB） 4G的空间进行编址。同理64位机器，如果给64根地址线，那么将有能力管理2^32^×4GB的内存空间。
 

1.2 指针变量

为了能够更好的访问内存空间，我们可以通过&（取地址操作符）取出变量的内存其实地址，把地址可以存放到一个变量中，这个变量就是指针变量。

#include 
int main()
{
 int num = 10;//在内存中开辟一块空间
 int *p = #//这里我们对变量a，取出它的地址，可以使用&操作符。
    //num变量占用4个字节的空间，这里是将a的4个字节的第一个字节的地址存放在p变量
	  中，p就是一个之指针变量。
 return 0; }

                            

总结：

指针变量是用来存放地址的，地址是唯一标示一个内存单元的。
在32位的机器上，地址是32个0或者1组成二进制序列，那地址就得用4个字节的空间来存储，所以 一个指针变量的大小就应该是4个字节。
在64位机器上，如果有64个地址线，那一个指针变量的大小是8个字节，才能存放一个地址。

二、指针和指针类型

1、指针类型

char  *pc = NULL;//字符指针 
int   *pi = NULL;//整形指针 
short *ps =NULL;//短整型指针 
long  *pl = NULL;//长整型指针 
float *pf = NULL;//单精度浮点型指针
double *pd = NULL;//双精度浮点型指针 

                         

其实：
char* 类型的指针是为了存放 char 类型变量的地址。
short* 类型的指针是为了存放 short 类型变量的地址。
int* 类型的指针是为了存放 int 类型变量的地址。

那指针类型的意义是什么？

2、指针+整数

示例代码：

#include 
int main()
{
    int n = 8;
    char* pc = (char*)&n;
    int* pi = &n;

    printf("%p\n", &n);
    printf("%p\n", pc);
    printf("%p\n", pc + 1);
    printf("%p\n", pi);
    printf("%p\n", pi + 1);
    return  0;
}

结果：

结论：

1. 指针类型决定了指针的步长（向前 / 向后 走一步多大距离）

2. char* 指针 + 1，意思是跳过一个字符，也就是向后走1个字节
3. short* 指针 + 1，向后走2个字节
4. int* 指针 + 1，意思是跳过1个整形，也就是向后走4个字节
5. double* 指针 + 1，意思是跳过一个double，也就是向后走8个字节

3、指针的解引用

示例代码：

//演示实例
#include 
int main()
{
 	int n = 0x11223344;
 	char *pc = (char *)&n;
 	int *pi = &n;
 	*pc = 0;   
 	*pi = 0;   
 	return 0; 
 }

结果：

 结论：

指针类型决定了：指针解引用操作的时候，访问几个字节（权限）

1. char* 的指针解引用访问1个字节
2. int * 的指针解引用访问4个字节
3. double* 的指针，解引用访问8个字节

三、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）

1、野指针成因

(1) 指针未初始化

#include 
int main()
{ 
 	int *p;//局部变量指针未初始化，就会默认为随机值
    *p = 10;
 	return 0; 
}

(2) 指针越界访问

#include 
int main()
{
    int arr[5] = {0};
    int *p = arr;
    for(int i=0; i<=6; 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;
}

(3) 指针指向的空间释放

int* test()
{
	int num = 100;
	return #//出了函数，这块内存就不属于我们了，还给了操作系统
}

int main()
{
	int* p = test();
	*p = 200;
	return 0;
}

注意：变量num为局部变量，生命周期从创建开始到出test函数结束，test函数调用结束后num会将空间还给操作系统，此时回到主函数p的地址已经被释放，此时p就是野指针。

2、如何规避野指针

1. 指针初始化（已知指向时明确初始化；未知初始化为NULL）
2. 小心指针越界
3. 指针指向空间释放，及时置NULL
4. 避免返回局部变量的地址
5. 指针使用之前检查有效性

示例代码：

#include 
int main()
{
    int *p = NULL;//未知指向初始化为NULL
    int a = 10;
    p = &a;//明确初始化
    if(p != NULL)//为空指针不访问（无效指针）
   {
        *p = 20;//不为空再访问
   }
    return 0; 
}

四、指针运算

例如：通过指针加整数遍历数组元素

示例代码：

int main()
{
	int arr[5] = {1,2,3,4,5};
	int* p = arr;
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));
	}

	return 0;
}

1、指针-指针

含义：指针和指针相减的绝对值等于指针和指针之间元素的个数。

前提：两个指针相减的前提是：指针指向的同一块连续的空间。

#include
int main()
{
	
	int arr[10] = {0};
	printf("%d\n", &arr[9] - &arr[0]); //结果9
	printf("%d\n", &arr[0] - &arr[9]);  //结果-9
	
	//两个指针相减的前提是：指针指向的同一块连续的空间
	//int a = 5;
	//char c = 'a';
	//printf("%d\n", &a - &c);//错误，没有指向同一块连续的空间

	return 0;
}

补充：指针+指针没有意义。

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