一、内存和地址
内存及其管理方法:
1.计算机主存储器由一个一个存储单元组成,微型计算机以字节作为存储单元
2.内存区的每一个字节有一个唯一的编号,这就是“地址”,它相当于教学楼中的教室号
3.内存地址,是一个无符号整数(unsigned int) , 它是一个以当前系统寻址范围为取值范围的整数
4.主存储器的所有存储单元的地址是连续的
5.在32位系统下,由于使用的是32位地址,其寻址能力也就是地址空间为4G的字节,0-2的32次方-1
内存被划分为一个个的单元,一个内存单元的大小是一个字节
注意:内存单元的地址与内存单元中的数据是两个完全不同的概念
二、指针:
1.在程序中定义了一个变量,对程序进行编译时,系统会给这个变量分配内存单元
2.编译系统根据程序中定义的变量类型,分配一定长度的空间:
每个字符变量分配1个字节
每个整型变量分配4个字节
3.一个变量占用存储区域的所有字节都有各自的地址,C系统把该变量在存储区域中第一个字节的地址作为此变量的地址
4.由于通过地址可以找到所需的变量单元,可以说, 地址指向该单元,将地址形象化的称为指针
内存单元的编号=地址=指针
三、编址:
32位机器有32根地址总线,每根线只有两态,表示0,1【电脉冲有/无】,那么一根线,就能表示2种含义,2根线就能表示4种含义,依次类推。32根地址线,就能表示2^32种含义,每一种含义都代表一个地址
地址信息被下达给内存,在内存上,就可以找到该地址对应的数据,将数据在通过数据总线传入CPU内寄存器。
四、取地址操作符(&)
在C语言中创建变量其实就是向内存申请空间
上述的代码就是创建了整型变量a,内存中申请4个字节,用于存放整数10
取地址操作符(&)的使用:
这里%p是专门用于打印地址的
结果是以16进制的形式输出的
虽然整型变量占用4个字节,我们只要知道了第一个字节地址,顺藤摸瓜访问到4个字节的数据也是可行的。
五、指针变量的定义和引用操作符(*)
如: int* pl,*p2;
与int *pl, p2;
int* 表示指向整型数据的指针类型,读作"指向int的指针"或简称"int指针"
指针变量名是pl,p2,不是*pl,*p2
指针变量只能指向定义时所规定类型的变量
指针变量定义后,变量值不确定,应用前必须先赋值
第五行中: *是在说明pa是指针变量
int表示pa指向的对象是int类型的
再比如:char* pc=&ch; 则表示有一个char类型的变量ch,ch的地址存放在指针变量pc中
pa是指针变量,是专门用于存放地址的,地址又被称为指针,指针变量是用来存放指针的
指针变量也是一种变量,只要是存放在指针变量中的值都会被理解为地址
六、解引用操作符
上面代码就使用了解引用操作符, *pa 的意思就是通过pa中存放的地址,找到指向的空间,*pa等价于a变量,即*pa==a
所以*pa=20 这个操作就是把a改成了0.
这里如果目的就是把a改成20的话,写成a= 20; 不就完了,为啥非要使用指针呢?
其实这里是把a的修改交给了pa来操作,这样对a的修改,就多了一种的途径,写代码就会更加灵活,后期慢慢就能理解
七、指针变量的大小
前面的内容我们了解到,32位机器假设有32根地址总线,每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0,那我们把32根地址线产生的2进制序列当做一个地址,那么一个地址就是32个bit位,需要4个字节才能存储。
如果指针变量是用来存放地址的,那么指针变的大小就得是4个字节的空间才可以。
同理64位机器,假设有64根地址线,一个地址就是64个二进制位组成的二进制序列,存储起来就需要8个字节的空间,指针变量的大小就是8个字节。
指针变量的大小取决于地址的大小
32位平台下地址是32个bit位(即4个字节)
64位平台下地址是64个bit位(即8个字节)
八、指针的解引用
我们可以看到,代码1会将n的4个字节全部改为0,但是代码2只是将n的第一个字节改为0。结论:指针的类型决定了对指针解引用的时候有多大的权限(一次能操作几个字节)。
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。
结果为:
九、指针+整数
对pa和pc加一后:
结果为:
我们可以看出,char*类型的指针变量+1跳过1个字节,int*类型的指针变量+1跳过了4个字节。这就是指针变量的类型差异带来的变化。
结论:指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大(距离)。
通过该方法我们可以将数组中的每一个元素变成1
如下:
结果为:
九、void*指针
在指针类型中有一种特殊的类型是void*类型的,可以理解为无具体类型的指针(或者叫泛型指针),这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。
但是也有局限性, void*类型的指针不能直接进行指针的+﹣整数和解引用的运算。
举例:
运行上面的代码时,将一个int类型的变量的地址赋值给一个char*类型的指针变量。编译器给出了一个警告,是因为类型不兼容。而使用void*类型就不会有这样的问题。
这里我们可以看到,void*类型的指针可以接收不同类型的地址,但是无法直接进行指针运算,比如进行解引用操作和+-整数
一般void*类型的指针是使用在函数参数的部分,用来接收不同类型数据的地址,这样的设计可以实现泛型编程的效果。
结论: 一个指针变量只能指向同类型的变量。如果给指针赋值时,=号右边的指针类型与左边的指针类型不同,则需要进行类型强制转换。
比如: