1.内存和地址1.1内存在讲内存和地址之前我们想一个生活中的案例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我们就可以快速的找到房间。生活中每个房间有了房间号就能提高效率能快速的找到房间。对于计算机也是如此我们知道计算机上CPU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去1个字节。计算机中常见的单位补充一个比特位可以存储一个2进制的1或01Byte 8bit1KB 1024Byte1MB 1024Byte1GB 1024KB1TB 1024GB1PB 1024TB其中每个内存单元相当于一个学生宿舍一个字节空间里面能放8个比特位就好比同学住的八人间每个人是一个比特位。每个内存单元也都有一个编号这个编号就相当于宿舍房间的门牌号有了这个内存单元的编号CPU就可以快速找到一个内存空间。然后这些编号是不需要存的1.2。生活中我们把门牌号也叫地址在计算机中我们把内存单元的编号也称地址。C语言中给地址起了新的名字叫指针。内存单元的编号 地址 指针1.2究竟该如何理解编址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先连起来。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。像乐器上面没有写上“剁、来、咪、发、唆、拉、西”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其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高低电平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。给内存里每一个独立的存储单元我们 PC 默认是 1 个字节分配一个唯一编号这个编号就叫【地址】CPU 靠这个编号找到对应的字节。CPU把地址二进制信号发到地址总线地址总线送到内存芯片的地址译码器译码硬件电路自动算出这个二进制地址对应哪一个存储单元把它选中CPU通过控制总线发信号是读内存还是写内存数据走数据总线双向传输2.指针变量和地址2.1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。我们如果要取a的地址就可以是使用- 取地址操作符。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。2.2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如000000AB01EFF884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放在指针变量中。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。2.2.2如何拆解指针类型我们看到pa的类型int**是在说明pa事指针变量而前面的int是在说明pa指向的是整型int类型的对象。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时在说明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chch的地址要放在什么类型的指针变量中呢char ch w; char* pc ch;2.2.3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地址指针就可以通过地址指针找到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*。上面代码中printf(%d\n, *pa)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变量了所以打印结果是10。然后我们还能通过*pa0把a改成0把a的修改交给了pa来操作这样对a的修改就多了一种途径写代码就会更加灵活。2.3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量的大小就得是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。#includestdio.h int main() { //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 printf(%zd\n, sizeof(char*)); printf(%zd\n, sizeof(int*)); printf(%zd\n, sizeof(short*)); printf(%zd\n, sizeof(double*)); return 0; }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。3.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3.1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。int main() { int n 0x11223344; int* pi n; *pi 0; return 0; } int main() { int n 0x11223344; char*pi (char*) n; //强制转换只改指针的解读规则不改内存里已经存在的那 4 个字节 *pi 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3.2指针-整数我们可以看出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。指针1其实跳过1个指针指向的元素。指针可以1那也可以-1.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。3.3void*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收任意类型地址。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。使用void*类型的指针接收地址int main() { int a 10; void* pv1 a; void* pv2 a; *pv1 10; *pv2 0; return 0; }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。那么void*类型的指针到底有什么用呢一般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。4.指针运算指针 整数 指针指针 - 整数 指针指针 - 指针 整数 得到的是指针和指针之间的元素各数前提两个指针指向同一块空间4.1指针-整数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。int main() { int arr[10] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int* p arr[0]; int i 0; for (i 0; i 10; i) { printf(%d , *(p i)); } return 0; } int main() { int arr[10] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int* p arr[0]; int i 0; for (i 0; i 10; i) { printf(%d , *p ); p; } p arr[0];//回到起始位置 return 0; }4.2指针-指针#includestring.h size_t my_strlen(char* p) { char* start p; //指针变量存的是起始地址 while (*p ! \0)//*p解引用p这个地址里面存的字符 p; return p - start; } int main() { char arr[] abcdef; //[a b c d e f \0] size_t len my_strlen(arr);//统计的是\0之前的字符个数 printf(%zu\n, len); return 0; } //数组名是地址是数组首元素的地址arr[0] arr //数组名在传参的时候,把数组首元素arr[0]的地址赋值给指针变量 p。4.3 指针的关系运算 !int main() { int arr[] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int* p arr; int sz sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); while (p arr[sz]) { printf(%d , *p); } return 0; }本文主要围绕 C 语言中的内存与指针展开首先介绍了内存单元、地址以及内存编址的基本概念接着学习了取地址操作符、解引用操作符*和指针变量的大小。随后进一步分析了不同指针类型的作用理解了指针类型对解引用权限和指针步长的影响并介绍了void* 指针的特点。最后通过数组遍历、模拟strlen函数以及指针关系运算等示例学习了指针的基本运算方式。指针是 C 语言学习中的重要内容也是理解数组、函数参数和动态内存管理的基础。 初学阶段不仅要记住指针的使用方法更要理解地址、类型与内存之间的关系多动手调试代码才能逐步掌握指针的使用技巧。本文作为个人 C 语言学习笔记如有理解不准确或存在错误的地方欢迎大家批评指正
1.内存和地址1.1内存在讲内存和地址之前我们想一个生活中的案例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我们就可以快速的找到房间。生活中每个房间有了房间号就能提高效率能快速的找到房间。对于计算机也是如此我们知道计算机上CPU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去1个字节。计算机中常见的单位补充一个比特位可以存储一个2进制的1或01Byte 8bit1KB 1024Byte1MB 1024Byte1GB 1024KB1TB 1024GB1PB 1024TB其中每个内存单元相当于一个学生宿舍一个字节空间里面能放8个比特位就好比同学住的八人间每个人是一个比特位。每个内存单元也都有一个编号这个编号就相当于宿舍房间的门牌号有了这个内存单元的编号CPU就可以快速找到一个内存空间。然后这些编号是不需要存的1.2。生活中我们把门牌号也叫地址在计算机中我们把内存单元的编号也称地址。C语言中给地址起了新的名字叫指针。内存单元的编号 地址 指针1.2究竟该如何理解编址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先连起来。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。像乐器上面没有写上“剁、来、咪、发、唆、拉、西”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其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高低电平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。给内存里每一个独立的存储单元我们 PC 默认是 1 个字节分配一个唯一编号这个编号就叫【地址】CPU 靠这个编号找到对应的字节。CPU把地址二进制信号发到地址总线地址总线送到内存芯片的地址译码器译码硬件电路自动算出这个二进制地址对应哪一个存储单元把它选中CPU通过控制总线发信号是读内存还是写内存数据走数据总线双向传输2.指针变量和地址2.1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。我们如果要取a的地址就可以是使用- 取地址操作符。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。2.2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如000000AB01EFF884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放在指针变量中。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。2.2.2如何拆解指针类型我们看到pa的类型int**是在说明pa事指针变量而前面的int是在说明pa指向的是整型int类型的对象。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时在说明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chch的地址要放在什么类型的指针变量中呢char ch w; char* pc ch;2.2.3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地址指针就可以通过地址指针找到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*。上面代码中printf(%d\n, *pa)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变量了所以打印结果是10。然后我们还能通过*pa0把a改成0把a的修改交给了pa来操作这样对a的修改就多了一种途径写代码就会更加灵活。2.3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量的大小就得是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。#includestdio.h int main() { //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 printf(%zd\n, sizeof(char*)); printf(%zd\n, sizeof(int*)); printf(%zd\n, sizeof(short*)); printf(%zd\n, sizeof(double*)); return 0; }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。3.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3.1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。int main() { int n 0x11223344; int* pi n; *pi 0; return 0; } int main() { int n 0x11223344; char*pi (char*) n; //强制转换只改指针的解读规则不改内存里已经存在的那 4 个字节 *pi 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3.2指针-整数我们可以看出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。指针1其实跳过1个指针指向的元素。指针可以1那也可以-1.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。3.3void*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收任意类型地址。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。使用void*类型的指针接收地址int main() { int a 10; void* pv1 a; void* pv2 a; *pv1 10; *pv2 0; return 0; }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。那么void*类型的指针到底有什么用呢一般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。4.指针运算指针 整数 指针指针 - 整数 指针指针 - 指针 整数 得到的是指针和指针之间的元素各数前提两个指针指向同一块空间4.1指针-整数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。int main() { int arr[10] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int* p arr[0]; int i 0; for (i 0; i 10; i) { printf(%d , *(p i)); } return 0; } int main() { int arr[10] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int* p arr[0]; int i 0; for (i 0; i 10; i) { printf(%d , *p ); p; } p arr[0];//回到起始位置 return 0; }4.2指针-指针#includestring.h size_t my_strlen(char* p) { char* start p; //指针变量存的是起始地址 while (*p ! \0)//*p解引用p这个地址里面存的字符 p; return p - start; } int main() { char arr[] abcdef; //[a b c d e f \0] size_t len my_strlen(arr);//统计的是\0之前的字符个数 printf(%zu\n, len); return 0; } //数组名是地址是数组首元素的地址arr[0] arr //数组名在传参的时候,把数组首元素arr[0]的地址赋值给指针变量 p。4.3 指针的关系运算 !int main() { int arr[] { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; int* p arr; int sz sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); while (p arr[sz]) { printf(%d , *p); } return 0; }本文主要围绕 C 语言中的内存与指针展开首先介绍了内存单元、地址以及内存编址的基本概念接着学习了取地址操作符、解引用操作符*和指针变量的大小。随后进一步分析了不同指针类型的作用理解了指针类型对解引用权限和指针步长的影响并介绍了void* 指针的特点。最后通过数组遍历、模拟strlen函数以及指针关系运算等示例学习了指针的基本运算方式。指针是 C 语言学习中的重要内容也是理解数组、函数参数和动态内存管理的基础。 初学阶段不仅要记住指针的使用方法更要理解地址、类型与内存之间的关系多动手调试代码才能逐步掌握指针的使用技巧。本文作为个人 C 语言学习笔记如有理解不准确或存在错误的地方欢迎大家批评指正
