深入解剖指针篇（1）
目录
基本概念
指针变量和地址
指针变量的大小
指针变量类型的意义
指针的解引用
指针+-整数
void* 指针
const修饰指针
const修饰变量
const修饰指针变量
指针运算
指针-指针
指针的关系运算
野指针
野指针成因
指针未初始化
指针越界访问
指针指向的空间释放
如何规避野指针
assert断言
基本概念
当我们在写一个代码，创建一个变量时，计算机会默认把这个变量的值储存在它开辟的一片空间里。那么如果我们要使用这个值时，计算机是怎么能够准确无误地找到它呢？其实它在开辟这块空间时，就已经把这片空间给标记了，下一次再去找的时候就可以准确无误地找到它。用C语言讲，这个标记就是地址，或者更加形象地称为指针。
指针变量和地址
数据存放在内存中地址就是指针，如果我们想要把这个地址给打印出来看到呢？我们应该首先，创建一个变量来接受这个地址，那么这个变量就是指针变量。顾名思义，指针变量就是用来存放指针（地址）的变量。
例如：
上面的例子中，就是创建了一个变量a，我现在想要知道这个变量的地址，那么我就要把这个地址取出来，那么怎么把这个地址取出来呢？C语言中给了我们一个操作符：取地址操作符（&）。上面我就是用这个操作符把a的地址取出来存放到一个指针变量中。这样的操作一般写成这样：
如果是char类型就是char* 变量名 = &变量名。
这个int*或者是char*其实这个int和char是说明pa指向的是整型或者字符型类型的对象。* 是在说明pa是指针变量。
我们既然把这个指针存起来，肯定就是要用到它，通过指针来找到这个指针所指向的对象，也就是最开始说的那个。
解引用操作符(*)
例如：
*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。
指针变量的大小
例如：
可以看到这几个指针类型的大小都是一样的，都是8个字节。其实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）。这也就意味着不管是什么类型的指针变量，在我们的编译器下输出的都是一样的，要么是4个字节，要么是8个字节。
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，那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。
指针的解引用
例如：
调试我们可以看到，char*解引用的代码会将n的只是将n的一个字节全部改为0，但是int*解引用的代码会将n的四个字节都改为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。
指针+-整数
例如：
通过上面的代码，我们可以看到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。
公式：type* p，p+n 代表跳过sizeof(type)
结论：指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大的距离（单位是字节）。
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。因为不知道具体是什么类型，所以就不知道指针+-整数和解引用后具体访问几个字节。
例如：
上面的两份代码中，第一份因为将int*类型的地址赋值给char*，编译器会给出警告。而第二份代码我们用void*去接收时就没有这样的问题。
应用：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。
const修饰指针
const修饰变量
变量之所以叫变量，是因为它的值是可以修改的。如果把变量的地址交给一个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。 但是如果我们希望一个变量加上一些限制，不能被修改，怎么做呢？这就需要const了。
代码演示：
这里我们就可以得出一个结论：const修饰的变量不能被改变了。a具有了常属性，但是本质上还是变量（常变量）。但是在C++ 中const修饰的变量就是常量。如果我们绕过n，使用n的地址，去修改n就能做到了。
代码演示：
const修饰指针变量
代码演示：
const修饰指针变量的时候：
• const如果放在*的左边，修饰的是指针指向的内容（*p），保证指针指向的内容不能通过指针来改变。 但是指针变量本身的内容可变（p）。
• const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本身（p），保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容（*p），可以通过指针改变。
可能有小伙伴会有疑惑，如果const放在整个指针定义的前面呢？
例如：像这样：const int* p = &a; 其实这个和 int const * p = &a; 是一样的。
指针运算
指针的基本运算有三种，分别是：
• 指针+- 整数
• 指针-指针
• 指针的关系运算
第一种其实就是知道是什么类型的指针后，解引用后，能够访问几个字节。这个主要应用于数组。因为数组在内存中是连续存放的，只要知道第一个元素的地址，顺藤摸瓜就能找到后面的所有元素。但是这个只能在同一块空间使用。
#include
int main()
{
int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int* p = &arr[0];
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int i = 0;
for (i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));//指针+- 整数
}
return 0;
}
代码演示：
指针-指针
这个指针-指针可以理解为日期-日期，我们日期-日期就等于天数，这个指针-指针等于元素个数（绝对值），但是指针不能加指针，就好像日期不能加日期，结果不知道是啥？
#include
int my_strlen(char* p)
{
char* s = p;
while (*s != '\0')
{
s++;
}
return s - p;//指针-指针
}
int main()
{
char arr[] = "abcdef";
int ret = my_strlen(arr);//模拟实现strlen函数求字符串
printf("%d\n", ret);
return 0;
} 代码：
指针的关系运算
指针的关系运算就是指针与指针之间比较大小。
#include
void Print(int* p, int sz)
{
int* s = p + sz;
while (p < s)//指针与指针比较大小
{
printf("%d ", *p);
p++;
}
}
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
Print(arr, sz);
return 0;
} 代码演示：
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）。
野指针成因
指针未初始化
所以我们只要是定义了一个变量就要顺手把它初始化。
指针越界访问
#include
int main()
{
int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int* p = &arr[0];
int i = 0;
for (i = 0; i <= sz; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));//当i=sz时，超出了数组arr的范围，这个就是野指针
}
} 指针指向的空间释放
#include
int* test()
{
int n = 10;
return &n;
}
int main()
{
int* p = test();
printf("%d\n", *p);
return 0;
} 
这个代码之所以输出10，是因为在test函数中，返回了一个局部变量n的地址。虽然在test函数执行完毕后，n的生命周期结束，但是由于p指针指向了n的地址，所以在main函数中仍然可以通过p指针访问到n的值。嗯……虽然这样解释了一遍，但是可能还是有小伙伴门不理解，就举个简单的例子吧。张三（n）去一个酒店订了一个302房间（&n），但是他那个房间只有一晚上的有效期(已经销毁了)，他却叫他的朋友，第二天去住，他的朋友去了，找到了（&n），但是不能用了（用了就非法是野指针）这里它虽然拿到了n的值，但是却是非法访问。
如何规避野指针
1.指针初始化
如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪里，可以给指针赋值NULL。 NULL 是C语言中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是无法使用的，读写该地址会报错。
2.小心指针越界
一个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。
3.指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性
当指针变量指向一块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使用这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的⼀个规则就是：只要是NULL指针就不去访问， 同时使用指针之前可以判断指针是否为NULL。
4.避免返回局部变量的地址
assert断言
assert.h 这个头文件定义了宏 assert() ，用于在运行时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报 错终止运行。这个宏常常被称为“断言”。
assert(p != NULL)
在程序运行到这一行语句时，验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ，程序继续运行，否则就会终止运行，并且给出报错信息提示。
这个就是不符合断言的结果。
assert() 宏接受一个表达式作为参数。如果该表达式为真（返回值非零）， assert() 不会产生任何作用，程序继续运行。如果该表达式为假（返回值为零）， assert() 就会报错，输出一条错误信息，显示没有通过的表达式，以及包含这个表达式的文件名和行号。 assert() 的使用对程序员是非常友好的，使用 assert() 有几个好处：它不仅能自动标识文件和出问题的行号，还有一种无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问题，不需要再做断言，就在 #include 
assert() 的缺点是，引入了额外的检查，增加了程序的运行时间。 ⼀般我们可以在 Debug 中使用，在 Release 版本中选择禁用 assert 就行，在 VS 这样的集成开发环境中，在 Release 版本中，直接就是优化掉了。这样在Debug版本写有利于程序员排查问题， 在 Release 版本不影响用户使用时程序的效率。
欲知后事，且听下回分解！
深入解剖指针篇（2）