C语言内存中的地图，方向盘，初始指针详解（1）

各位少年，大家好，我是博主那一脸阳光，今天给大家分享C语言中的指针的基本概念，由于指针的类型比较多，所以我们采取多篇博客来解释。

前言

在探索C语言的广袤世界中，指针无疑是最具魔力与深邃的元素之一。它就像一把神秘的钥匙，解锁了数据在内存中的秘密花园；又如同一位技艺高超的向导，引领我们在复杂的数据迷宫中自由穿行。

想象一下，你置身于一个巨大的图书馆，每一本书都代表着一块内存空间，存储着特定的信息。而“指针”，便是一张写有书架编号和位置的地图，指向那些珍贵的知识宝藏。当你手握指针，就拥有了瞬间抵达任意书籍的能力，可以阅读、修改或移动这些信息。在这个类比中，改变指针所指向的位置，就好比更换了书架上的书籍；通过指针来操作内存中的数据，则类似于翻阅书本并记录新的篇章。

因此，在C语言的舞台上，掌握指针的艺术就是掌握了高效操控内存和数据的秘诀。这不仅能帮助我们更深入地理解程序运行机制，更能使代码变得更加简洁且强大。让我们一起揭开指针的神秘面纱，以全新的视角去解读这个编程世界中不可或缺的角色。

内存和地址

假设有⼀栋宿舍楼，把你放在楼⾥，楼上有100个房间，但是房间没有编号，你的⼀个朋友来找你玩，
如果想找到你，就得挨个房⼦去找，这样效率很低，但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况，给
每个房间编上号，如：
⼀楼：101，102，103…
⼆楼：201，202，203…
…
有了房间号，如果你的朋友得到房间号，就可以快速的找房间，找到你。

bit - ⽐特位
byte - 字节
KB
MB
GB
TB
PB

我们知道计算上CPU（中央处理器）在处理数据的时候，需要的数据是在内存中读取的，处理后的数
据也会放回内存中，那我们买电脑的时候，电脑上内存是8GB/16GB/32GB等，那这些内存空间如何⾼ 效的管理呢？
其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元，每个内存单元的⼤⼩取1个字节。 计算机中常⻅的单位（补充）： ⼀个⽐特位可以存储⼀个2进制的位1或者0

⽣活中我们把⻔牌号也叫地址，在计算机中我们 把内存单元的编号也称为地址。C语⾔中给地址起 了新的名字叫：指针
所以我们可以理解为：

内存单元的编号 == 地址 == 指针

CPU访问内存中的某个字节空间，必须知道这个 字节空间在内存的什么位置，⽽因为内存中字节 很多，所以需要给内存进⾏编址(就如同宿舍很
多，需要给宿舍编号⼀样)。 计算机中的编址，并不是把每个字节的地址记录 下来，⽽是通过硬件设计完成的。 钢琴、吉他
上⾯没有写上“都瑞咪发嗦啦”这样 的信息，但演奏者照样能够准确找到每⼀个琴弦 的每⼀个位置，这是为何？因为制造商已经在乐
器硬件层⾯上设计好了，并且所有的演奏者都知 道。本质是⼀种约定出来的共识！ 硬件编址也是如此。 ⾸先，必须理解，计算机内是有很多的硬件单
元，⽽硬件单元是要互相协同⼯作的。所谓的协 同，⾄少相互之间要能够进⾏数据传递。 但是硬件与硬件之间是互相独⽴的，那么如何通
信呢？答案很简单，⽤"线"连起来。 ⽽CPU和内存之间也是有⼤量的数据交互的，所 以，两者必须也⽤线连起来。
不过，我们今天关⼼⼀组线，叫做地址总线。 我们可以简单理解，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。
总结

内存被划分为一个个的单元，一个内存单元的大小就是一个字节。
每个内存单元都给一个编号，这个编号就是地址，C语言中把地址又称为：指针
编号==地址==指针

指针变量和地址

取地址操作符（&）

理解了内存和地址的关系，我们再回到C语言，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;//向内存中申请四个字节
 return 0;
}

如何获得a的地址？
很显然用取地址操作符就可以了。

#include 
int main()
{

 int a = 10;
 &a;
 return 0;
}

这样我们就取到了a的地址，但是a的地址是什么呢？那不是我们得打印出来看看喽，看下面例子。

#include 
int main()
{

 int a = 10;
printf("%p\n",&a);//%p打印地址操作符
 return 0;
}

输入的结果是16进制的输出方式，一个16进制位就是4个二进制。把上面每个代码转换为二进制以后，就是在计算机内存储的地址（计算机存储的是二进制，打印的是16进制地址）。

指针变量和解引⽤操作符（*）

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。

```c
#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

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。

例子

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';
pc = &ch;//pc 的类型怎么写呢？

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，
后期慢慢就能理解了。

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;
}

总结

在C语言的奇幻旅程中，掌握指针运用的艺术就好比掌握了驾驭编程世界的魔法。它使我们能够以更直接、更灵活的方式触及程序运行的核心，赋予代码生命与活力。指针，这一强大的工具，不仅提升了我们对计算机底层运作机制的认知深度，也极大地拓宽了问题解决的可能性空间。

犹如那神秘的地图指引着我们在信息的海洋里游刃有余，善用指针，就如同手持一把解开内存迷局的万能钥匙，于无形之中驾驭数据流转的脉络。因此，在这场探索之旅的终点，每一位深入钻研C语言的勇者都将领略到指针所带来的无穷魅力和无尽潜力。让我们携手揭开更多未知的秘密，共同驾驭这把开启高效编程之门的“金钥匙”，在C语言的世界里书写属于我们的精彩篇章。