【C语言】——认识指针变量和地址，以及指针变量类型的意义

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目录

前言

一、指针变量和地址

1.1 取地址操作符（&）

1.2 指针变量和解引用操作符（*）

1.2.1 指针变量

1.2.2 如何拆解指针类型

1.2.3 解引用操作符

1.3 指针变量的大小

二、指针变量类型的意义

2.1指针的解引用

2.2 指针+-整数

2.3 void* 指针

总结

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前言

指针变量也是⼀种变量，这种变量就是用来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解为地址。

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一、指针变量和地址

1.1 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，比如：

# include

int main ()

{

        int a = 10 ;

        return 0 ;

}

比如，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，其中每个字节都

有地址，上图中4个字节的地址分别是：

1. 0x006FFD70

2. 0x006FFD71

3. 0x006FFD72

4. 0x006FFD73

#include
int main()
{
    int a = 10;
    &a;//取出a的地址
    printf("%p\n", &a);
    return 0;
}

&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。

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。

1.2 指针变量和解引用操作符（*）

1.2.1 指针变量

那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，比如：0x006FFD70，这个数值有时候也是需要存储起来，方便后期再使用的，那我们把这样的地址值存放在哪里呢？答案是：指针变量中。

ex：

#include 
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中

	return 0;
}

指针变量也是一种变量，这种变量就是用来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解为地址。

1.2.2 如何拆解指针类型

我们看到pa的类型是 int* ，我们该如何理解指针的类型呢？

int a = 10 ;

int * pa = &a;

这里pa左边写的是 int* ， * 是在说明pa是指针变量，而前面的 int 是在说明pa指向的是整型(int)

类型的对象。

那如果有⼀个char类型的变量ch，ch的地址，要放在什么类型的指针变量中呢？

char ch = 'w' ;

char * pc = &ch;

1.2.3 解引用操作符

我们将地址保存起来，未来是要使用的，那怎么使用呢？

在现实生活中，我们使用地址要找到⼀个房间，在房间里可以拿去或者存放物品。

C语言中其实也是一样的，我们只要拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针） 指向的对象，这里必须学习一个操作符叫解引用操作符(*)。

#include 

int main()
{
	int a = 100;
	int* pa = &a;
	*pa = 0;
	return 0;
}

上面代码中第7行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其实就是a变量了；所以*pa = 0，这个操作符是把a改成了0.

有同学肯定在想，这里如果目的就是把a改成0的话，写成 a = 0; 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。

1.3 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，指针变的大小就是8个字节。

#include 
//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）
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(char*));
	printf("%zd\n", sizeof(short*));
	printf("%zd\n", sizeof(int*));
	printf("%zd\n", sizeof(double*));
	return 0;
}

                  X86环境输出结果                                                        X64环境输出结果

结论：

• 32位平台下地址是32个bit位，指针变量大小是4个字节

• 64位平台下地址是64个bit位，指针变量大小是8个字节

• 注意指针变量的大小和类型是无关的，只要指针类型的变量，在相同的平台下，大小都是相同的。

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二、指针变量类型的意义

指针变量的大小和类型无关，只要是指针变量，在同⼀个平台下，大小都是⼀样的，为什么还要有各种各样的指针类型呢？

其实指针类型是有特殊意义的，我们接下来继续学习。

2.1指针的解引用

对比，下面2段代码，主要在调试时观察内存的变化。

//代码1 #include 
int main()
{
	int n = 0x11223344;
	int* pi = &n;
	*pi = 0;
	return 0;
}

//代码2 #include 
int main()
{
 int n = 0x11223344;
 char *pc = (char *)&n;
 *pc = 0;
 return 0; }

调试我们可以看到，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。

2.2 指针+-整数

先看一段代码，调试观察地址的变化。

#include 
int main()
{
	int n = 10;
	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;
}

代码运行的结果如下：

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）。

2.3 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。

ex:

#include 
int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	char* pc = &a;
	return 0;
}

在上面的代码中，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（如下图），是因为类型不兼容。而使用void*类型就不会有这样的问题。

                                                              VS2022编译的结果

使用void*类型的指针接收地址：

#include 
int main()
{
	int a = 10;
	void* pa = &a;
	void* pc = &a;

	*pa = 10;
	*pc = 0;
	return 0;
}

VS编译代码的结果：

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。

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。使得⼀个函数来处理多种类型的数据，这我会在后面博客提到。

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总结

指针变量的大小和类型无关，只要是指针变量，在同⼀个平台下，大小都是⼀样的。