指针初阶知识详解（1）

指针/地址/内存编号与内存概述

1. 指针到底是什么?指针其实也就是地址，是内存中最小单元的内存编号

2. 学习指针必须得了解清楚内存，而内存到底是什么东西呢？内存就是电脑上的存储设备（除了内存之外，还有硬盘，寄存器等等），那内存到底是来干啥的呢？程序运行的时候会载入到内存当中，也会占用一些内存空间，那既然程序会使用内存，那么这个内存到底该怎么去管理它呢？

3. 就像现实生活当中有许多房子，那该怎么去管理房子呢？就是说把它划分成一个一个房间，这个房间是你的，那个房间是他的，这样子大家居住起来了。而实际上在内存里面也一样，我们把内存里面划分成一个一个小的格子（好比内存就是房子，然后在房子里面划分一个一个房间，道理一样的）

4. 我们把一个小格子叫做一个内存单元，在空间划分实践中，把一个内存单元的大小规定为一个字节。然后把每一个这样的内存单元依次编号（好比房间的门牌号），这样子的话，未来如果我要在内存中找一个内存单元，我只需要通过这个编号找就可以了。

5. 这个编号就叫做内存单元编号，也就是地址，地址在c语言当中拥有一个叫法，叫指针。因此指针，内存单元编号，地址这三个概念完全等价。

6. 内存确实被你划分成了一个一个单元，那每一个单元的大小是多大呢?是一个字节。那你之前说对内存单元依次进行编号，那么问题就来了，这个内存单元的编号是怎么去编的呢?

7. 对于32的机器，这台物理机器里面有32根地址线，每根地址线通电后，在寻址的时候会产生高电平和低电平，把电信号转化为数字信号后，也就是0和1。（这也就解释了为什么计算机这么一个硬件只能识别二进制，因为通电后，只会产生高电平和低电平，转化为数字信号只有0和1）。

8. 当这32根物理电线给它通电之后，每根上面要么就是高电平，要么就是低电平，转化为数字信号出来的无非就是0和1，既然有32根地址线，每根都是如此，那么这样就会产生2的32次方的32位二进制序列，这个二进制序列就可以作为编号

9. 因此这样子的话，每个内存单元都有一个编号与它对应起来，刚才我们已经得知，我能够产生2的32次方这么多的地址，一个地址管理一个内存单元（每个内存单元占一个字节），那么2的32次方个地址也就是说能管理2的32次方个内存单元，然后一个内存单元大小是一个字节，那也就是说能够管理2的32次方字节的内存空间，那这到底是多大的一个内存空间呢?这边必须得明白一下各个单位之间的关系，最小的是比特bit，在往上面是字节byte，然后是KB，然后是MB，然后是GB，然后是TB等等，一个比特位相当于一个二进制位，一个字节对应八个比特位，然后接下来都是1024换算。因此在32位机器上，最多也只能访问4GB的内存空间。

&(变量)即对变量取地址（取地址取的永远都一个是内存单元的地址）

1. 随便打个比方：C语言当中，一个整型变量的大小是四个字节，一旦创建一个整型变量a，就需要在内存当中腾出四个内存空间分配给它。＆a，表示对a取地址，可是a占了四个内存空间，每一个内存空间都有它自的地址/编号，然后对a取地址到底是取出哪个字节的地址呢？其实取出的是其所占的第一个内存空间的地址（较小的地址），只要知道起始地址，后面就是顺藤摸瓜的事儿。

2,.取地址的时候取的是低地址.

指针变量（把取出来的地址放在指针变量里面）

1. 当我把地址取出来的时候，发现地址就是一个值，那我在想到底能不能把它存起来呢?在c语言当中可以创建一个指针变量来把地址存起来，因此指针变量存放的是地址/编号/指针的，那么它的类型到底该怎么写呢？用int*,char*这样子表示，我想这个你应该是懂的

2. 指针变量是一种变量，是专门用来存放地址的。平时口中说的指针，通常指的是指针变量，是用来存放内存地址的一种变量

3. 所以总结一下:指针就是地址，口语中说的指针通常指的是指针变量,再次得强调一下:指针变量里面存放的是变量的地址。%p就是打印指针/地址的

4. 那么如果我要把这个地址存起来，因为这个地址它有32个比特位，所以如果我要存起来的话，需要32个比特位的空间，其实就需要四个字节的空间，因此地址本身的话需要四个字节的地址来存储，所以任何一个指针变量的大小都应该是四个字节。那如果在64位机器上，一个指针变量的大小为八个字节，这样才能存放的下一个地址。

5. 因此总结一下: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。指针大小在32位平台是四个字节，在64位平台是八个字节。

6. 指针变量因为是需要存放地址的，因此它也有自己的一个内存空间，它也是需要占用内存的。

7. 这个地址可以是&取出来的，但有些东西它本身也是一个地址，如数组名，字符串常量

*(指针变量)即对指针变量进行解引用操作

1. 那么指针变量既然创建出来之后，该如何去使用它呢?其实就是对它进行解引用操作，在指针变量前面加上一颗*，就是对它进行解引用操作，这个*指的就是解引用操作，*pa就是通过pa找到a。

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对内存地址（指针变量）解引用的本质是什么？就是利用内存地址外加其后“势力范围”而得到内存条里面存放的数据。

“势力范围与指针变量步长是由指针变量类型决定的”

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3. 当你对指针进行解引用操作的时候，事实上你要记牢: 从该地址开始往后（该地址也包括在内），它是有一个“势力范围”的，相当于就是说在这个势力范围之内，在这个范围之内的一个内存空间，我都是通过对指针解引用能一下子访问到的，那么这个“势力范围”是由谁来决定的呢？是由指针变量类型来决定的。

指针变量类型的意义 

1. 32位机器，地址是4个字节，也就是说指针变量的大小是4个字节，那对于指针变量而言，为什么还要区分char* pa,  int* p2,  float* p3等等，反正大家都是四个字节，为什么还要这么去区分类型呢？为什么不能用一个通用类型的指针呢？而事实上，你会发现并没有出现过一种通用类型的指针，每一种指针类型还是有差异的，有属于它自己的类型。那么就来探讨一下，指针类型存在的意义是什么?（再次强调一下: int* pa与char* pa虽然是两个不同类型的指针变量，但由于指针变量这玩意儿里面存的就是地址，存的就是个32位的二进制序列，因此，这两个指针变量的大小都是四个字节）

2. 但是我要说的是:指针变量类型其实是有意义的，这边得再次强调一下: 指针变量里面存放的是地址，说白了存放的就是32位的二进制序列，也就是八个十六进制数。那个变量里面存放的就是这玩意儿，然后可以通过解引用操作找到地址对应的变量里面的值。
因为刚才上面我们讲过，比说创建一个整型a，就这个a本身而言，它是占有四个字节的，然后对这个整型变量a取地址，取出的是这个a所占有的四个内存单元的第一个内存单元的地址。然后接下来我就要说，为什么指针变量的类型有意义，因为指针变量里面存放的是一个地址，注意是一个地址，就这么一个。指针变量的类型的大小就决定了指针进行解引用操作的时候，一次性访问多少个字节，也就是说在解引用的时候决定了你的“势力范围是多少”如果是字符指针（char* 的指针），在对指针进行解引用操作的时候，只访问下去一个字节。如果是int* 的指针，在进行解引用操作的时候，一次性访问下去四个字节。那么道理是一模一样的，如果是float* 类型的指针，那么由于float类型是占四个字节，那么float* 类型的指针进行解引用操作的时候也是一次性访问四个字节，因此我们如果在未来想要通过指针访问多大的空间，只要用合适的指针变量的类型就可以了，所以指针类型其实是有意义的，指针变量类型大小就决定了进行解引用操作的时候，一次性可以访问多少个字节。

3.假设我需要从这个字节向后访问一个字节（该字节也包括，事实上就是访问这个字节），用char* 的指针类型最为合适，假设我需要从这个字节向后访问两个字节，用short* 最为合适

4.假设我需要用这个字节向后访问四个字节，用int* 类型指针可以，然后这时候又发现问题了，发现float* 类型的指针好像也可以啊，因为按道理来说，这个类型也是向后访问四个字节，事实上，这两个也是有区别的，如果用int* 类型的指针，编译器会把你这四个字节当中的数据当成int类型数据处理；如果用float* 类型的指针，编译器会把你这四个字节当中的数据当成float类型数据处理。

5.刚才上面一直在说的一次性访问几个字节其实也就是访问权限大小

 

6. 那么指针类型除了上面的这个意义，还有没有其他的意义呢?比如说我创建一个整型a，然后对a取地址，这时候我无论用什么样类型的指针来存放这个＆a，打印出来的结果都是一模一样的，因为无论是什么样类型的指针，里面存放的都是变量所占内存空间的第一个内存单元的地址，但是指针类型决定了指针的步长（也就是说指针+1到底跳过几个字节，如果是字符指针+1，跳过的是一个字节；如果是整型指针+1，跳过四个字节）

7.然后有人就会问，指针类型有这2种意义，那它到底有啥用?其实用处十分明显，我就又来举一个例子，假设创建一个整型变量a，那么在内存里面就要为a开辟一个空间，大小为四个字节，如果想要对a的这四个字节一个字节一个字节访问，那就用char* pa = &a, 对于pa这个指针，如果我对它进行解引用，我现在访问的就这么一个字节（因为是char*类型指针），如果我访问了这个字节后不想再访问这个字节了，需要去访问下一个字节，那我+1是不是就可以跳过一个字节了。其实也就是说，如果你未来想要怎么样访问字节，你就得选择合适的指针类型

8.当然了，这边还有一个小细节需要注意: 因为a创建的时候是一个整型变量，因此&a取的是一个int* 类型的指针，而我如果想要用char* pa这个指针变量去存放，不能直接就等于，不然编译器会报个警告，要这样: char* pa = (char*)&a，也就是说进行强制类型转化。

9. 到现在为止必须脑子里面有这么一个观念: 指针变量是用来存放地址的，这个是关乎到内存地址，我接下来就是对这个地址进行解引用操作，这个是关乎到内存里面的值，这个东西可以通过调试监视看的一清二楚

10. 通过今天的学习就会发现，通过指针去访问内存真的是可以做到游刃有余

11. 指针什么时候用的比较多？在访问内存的时候用的很多。总结一下: 指针的不同类型，其实提供了不同的视角去观看和访问内存，比如说char*类型的指针，解引用一次访问一个字节，+1跳过一个字节；那如果是int*指针，它的视角是什么呢?也就是解引用一次访问4个字节，+1跳过4个字节；其实就是提供了不同的视角，让我们去看待内存当中的数据，我希望要什么样的方式去访问内存当中的数据。

12. 当然，上面我们一直在讲对指针进行+1，那我能不能对指针-1，-5，+3等等呢？答案是可以的，这其实就是指针的运算（指针+-整数），那这些到底怎么判断的?其实也很简单，比如说你把+3看成+1+1+1，比如说你把-5看成-1-1-1-1-1。加号的话是向高地址奔走，减号的话是向低地址奔走。当然如果说给你换个类型，你也要会，反正就是一句话:指针变量的类型要给我搞清楚了。 

野指针含义

1.接下来我们再学一个模块: 叫做野指针，那么这个新鲜的概念到底是指什么意思呢?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）。野指针其实是跟野狗是一样的，同样在程序当中也是非常危险的。

2. 那么这个危险的东西到底是怎么样产生的呢?有如下的原因:

         1. 指针未初始化（什么叫做初始化你懂的），比如说在函数里面有这么一串代码: int* p;这个指针变量p是一个局部变量，由于没有初始化，因此里面就是随机值，这个操作就非常危险。因此未来我们在使用指针的时候，指针必须要有一个明确的指向对象。

        2. 指针越界访问，比如说通过指针去访问数组的元素，结果搞着搞着就超出数组本身的长度

        3. 指针指向的空间释放，这个也是非常经典的一种指针问题。（这边得补充一下，比如说如果在函数里面返回的是地址，比如:返回＆a，那么函数在进行定义的时候，最开始那个前缀应该写成int*，来表明这个返回的东西的类型是指针，也就是地址，因为指针/地址/内存编号同一回事儿）。这个指的就是去用指针访问已经还给操作系统的这么一个内存空间 

  

那么如何规避野指针呢？
1. 指针一定要进行初始化。（创建指针变量的时候就明确给它一个地址，当你如果实在不知道该给一个什么地址/指针的时候，也给它去塞一个空指针NULL，这个NULL就是用来专门初始化指针防止变成野指针的，表示我现在没有指向任何有效地址，暂时先放一个空指针NULL，在你不知道给指针变量初始化什么样的地址的时候，这个好比就是把一条野狗拴在树上，不能让它太危险去乱窜，先给你来个空指针，先赋一个值。但是同时也要清楚，把狗拴起来之后，难道就意味着不危险了吗?不尽然。同时如果一个指针是空指针，这时候进行解引用操作，程序会崩掉。因此进行任何解引用操作的时候，用if语句排除空指针才是最正确的操作）空指针NULL也是一个地址，只是不能去用了。
2.小心指针越界。
3.指针指向的空间释放，及时置NULL。（当主人不见的时候，给狗拴在一棵树上）
4.函数避免返回局部变量的地址（一旦跳出函数范围，函数里面的一切东西都会还给操作系统）
5.指针使用之前检查有效性（就是用if语句判断一下是否为空指针，一旦是空指针，就不能去使用它） 

说是这么说的，但实际上写代码的时候碰到的情况远比这个复杂，以后我们再写代码的时候，要经常锻炼自己的能力

指针运算 

指针其实是可以运算的，但我现在还是要把指针的运算给他它总结一下，指针到底可以进行哪些运算呢？
（尤其要注意:地址，指针，内存编号，这三个概念都是完全等价的）
1. 指针+-整数。
2.指针-指针。
3.指针的关系运算（也就是指针比较大小）

1.指针+-整数:
（之前有个知识别忘了，随着数组下标的递增，地址是由低变高）
这个已经变得很简单了。
2. 指针-指针:
这个的前提条件是两个指针要指向同一块空间(比如说同一个数组空间)，并且这两个指针的类型肯定要一样，不是随便两个指针都能够进行相减操作，指针与指针相减得到的绝对值是两个指针之间的元素个数，至于正负，高减低肯定是正，这个想想就好了。
那么这个玩意到底有什么用呢？还记得之前的写一个函数求一个字符串的长度吗？
我们之前有两个方法，一个是计数器的方法（字符串其实最末尾默认带有一个/0，求字符串的长度其实是在统计/0之前出现的字符的个数），另一个是用递归的方法。同时我在这边还得要强调一下:目前为止，就把字符串等价与字符数组。

首先，我先来演示计数器方法

 不使用计数器，用指针相减

用递归

那什么是指针的关系运算呢？说白了就是指针之间比较大小，相等还是不相等。

指针与数组（一部分） 

接下来我们要讲指针与数组，那么我们先回忆一下指针与数组到底有什么关系？
1. 首先我们要知道指针和数组是两个不同的对象，指针是一种变量，是专门用来存放地址的，大小四个或八个字节，大小是固定的。而数组是一组相同类型元素的集合，是可以放多个元素的，大小是取决于元素个数和元素的类型的。
2. 他们之间有什么联系呢？数组的数组名是数组首元素的地址 ，而地址是可以放在指针变量里面的，一个数组的起始地址放到指针变量里面之后，可以通过指针去访问数组。这是他们之间的联系，利用指针可以去遍历数组。

1. 打印/遍历数组内容

2. 将数组内容全部初始化为0

  

在代码里面，arr[ i ]与*(arr+i)这两者是完全等价的

 

注意: 地址/指针是不可以修改的，但是指针变量可以