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1. 内存和地址
1.1 内存
在讲内存和地址之前,我们想有个生活中的案例:
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,如:

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。
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。
如果把上面的例子对照到计算中,⼜是怎么样呢?
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。
计算机中常见的单位(补充):
一个比特位可以存储一个2进制的位1或者0

其中,每个内存单元,相当于一个学生宿舍,一个人字节空间里面能放8个比特位,就好比同学们住的八人间,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。

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
1.2 究竟该如何理解编址

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。
2. 指针变量和地址
2.1 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:

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:
0x006FFD70
0x006FFD71
0x006FFD72
0x006FFD73
那我们如何能得到a的地址呢?
这⾥就得学习⼀个操作符(&)-取地址操作符

按照我画图的例子,会打印处理:006FFD70
&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(*)
2.2.1 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。
比如:
#include <stdio.h>
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。
2.2.2 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';
pc = &ch;//pc 的类型怎么写呢?
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 <stdio.h>
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。
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 <stdio.h>
//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;
}

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?
其实指针类型是有特殊意义的,我们接下来继续学习。
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
代码1:
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
int