C语言底层逻辑详细阐述指针（一）万字讲解 #指针是什么？ #指针和指针类型 #指针的解引用 #野指针 #指针的运算 #指针和数组 #二级指针 #指针数组

内存是电脑上重要的存储器，计算机中的CPU（中央处理器）在处理数据的时候，需要的数据是从内存中取得的。内存很大，有4GB\8GB\16GB等，所以如何高效地使用内存呢？计算机把内存划分为一个个小小的内存单元，其中每个内存单元的大小为1Byte[注1]；由于数量之多，想要高效地访问到内存中地每个单元，于是乎就给每个内存单元进行了编号，而这些编号称为内存单元的地址。

将上述语句平常化地理解就是：我们将内存当作一栋楼（宿舍楼），为了高效地利用这栋楼（宿舍楼）的空间，我们就要将这栋楼（宿舍楼）划分为一个一个房间（大小相同），而为了方便寝室的管理和快速找到一寝室，于是就给这些房间（宿舍）进行编号，于是宿舍就相当于内存中的一个个内存单元；

注1：为什么内存单元取 byte而不取 bit 呢？因为如果取比特位，这是非常不合理的；若我创建一个变量 c : char c ;变量c 变占了1byte 即8bit的空间；若是一个内存单元为 1bit，那么光是想存放一个char 类型的数据就需要8个内存单元的空间，并且每个内存单元都有地址的话，十分浪费；而char 类型还是在内存空间中占得内存最小得类型；而从字节往上走，KB、MB、GB等都太大了；所以一个内存单元为1 byte 最合适。

序2：地址是怎么产生的？

那么你可能就会有疑问，每个内存单元的编号也就是地址，是怎么产生的呢？

地址产生的原理：依靠电脑硬件的电路产生；地址中总线通电便会产生电信号，而电信号分为正脉冲和负脉冲；即地址线通电便会产生1或者0；地址信息会下达给内存，在内存中便可以找到该地址对应的数据，将数据通过地址总线传入CPU寄存器。

如果是32位电脑，就会有32条地址总线，通电时就会产生2^32 种二进制序列（产生32位二进制序列，而每一位有两种可能性，是0或者1）；便可以用这2^32种二进制序列对内存单元进行编号，而一个内存单元的大小为 1Byte,那么32位的电脑内存便有2^32byte的大小，即4GB【注2】；

注2：计算机中的单位：

Bit (比特位)：一个比特位就是用来存放一个二进制位的0或者1，是计算机中的最小单位

Byte（字节）： 1 byte = 8 bit

KB (千字节Kilobytes) : 1kb = 1024 byte

MB (兆字节Megabytes) : 1 mb = 1024 kb

GB (吉字节Gigabyte) : 1 gb = 1024 mb

TB (太字节terabyte) : 1 tb = 1024 gb

如果是64位的电脑，就会有64条地址总线，通电时就会产生2^64种二进制序列（产生64位的二进制系列，且每一位有两种可能性，是0或者1）；便可以用这2^64种二进制序列对内存单元进行编号，而一个内存单元的大小为 1Byte,那么64位的电脑内存便有2^64byte的大小，也就是2^32GB；

显然，32为电脑上地址为32位的二进制序列；64位电脑上地址为64位的二进制序列；地址的本质是二进制序列，但是为了方便我们观察，呈现出来让我们看到的是十六进制的表现形式。

而变量在创建时就会根据其类型向内存申请空间，因为每个内存单元都有地址，所以变量也是有地址的；

注：内存单元的地址不需要再存放起来；这些地址是由硬件生成的，计算机是直接访问此编号对应的内存单元；除非你想要将其地址取出来放到一个指针变量中，此时才会将地址存放起来；

例如： int a = 4;

假设竖着的所有方块为内存，每一个方块为一个内存单元，由于变量a 的类型为Int 类型，int 类型在内存中所占的空间为4 byte；那么变量a 在创建的时候就会向内存申请4byte 的空间来存放变量a 的值，由于此处它初始化了，那么这 4byte 的空间中存放的数据便是4 ；变量a的地址取得是第一个内存单元的地址（低地址那一方的第一个内存单元）；

序3：电脑究竟是如何利用地址得到存放在内存中的数据呢？

计算机内有很多的硬件单元，硬件之间是需要互相协同工作--> 相互之间至少能传递数据；硬件与硬件之间相互独立，是通过”线“连接起来的；

CPU与内存之间有大量的线相连，就比如有地址总线、数据总线、控制总线等；其中内存为了方便管理被划分为一个个内存单元，每个内存单元由一套的硬件设计分配了地址，这些地址是不需要被存储的；

顾名思义，控制总线就是用来控制的，当CPU想要读取内存中的数据，便会发出R 的指令；当CPU想要向内存中写入数据，便会发出W 的指令；假设CPU想读取地址为0x00000001 的数据，那么CPU通过控制总线发出R 的信号，告诉内存自己要读取地址为 0x00000001 的数据；这个地址是由地址线传递的；地址实际上为二进制序列，但是为了方便展示常常用十六进制展示，所以地址总线收到要传递0x00000001 的消息时，首先会将此十六进制转换为二进制序列然后以电信号的形式传给内存；当控制总线传给内存 R 的指令，地址总线传给内存地址 0x00000001 ，内存中的硬件设计会直接根据此地址找到内存单元编号为0x00000001 的数据，然后通过数据总线，将此数据传回给CPU；此时CPU便接收到了地址为0x00000001 的数据；

而若当CPU想将计算的结果放到内存某个地址之中 --> 控制总线发出W 的信号传给内存，地址总线利用电信号将地址信息传给内存，数据总线将所要存放的数据传给内存--> 内存中的硬件设备便会找到这个地址所对应的空间，并将接收到的数据存放到此空间即可；

一、指针是什么

从字面意思来看，指:意为指向，而针我们难免会想到时针，意为准确的意思；所以简单地从字面意思我们可以这样理解指针：准确指向一个东西；那么什么能准确地指向一个东西呢？如果想要准确地指向一个人，我们会想到说是身份证；而如若我们网购时想让包裹准确地送到（指向）我们家时，这时候就会用到地址；

概念讲述：

1、指针是内存中一个最小单元的编号，也就是地址。即内存单元的编号=地址=指针；

2、平时我们口语所说的指针为指针变量，指针变量只用来存放地址的一个变量

1、指针变量的创建及其意义：

当我们想创建一个变量时： int a = 4 ；--> “创建”就包含了这个变量的类型以及变量名 --> 有了类型才能向内存申请空间来存放变量中的数据；

而若我们想把某一数据（举例将上面变量 a的地址存放起来）的地址存放到一个变量中时，同理也需要类型 + 变量名；

存放地址的变量我们称之为指针变量，由于变量a 的类型是 int ,如果想要把变量a 地址存放起来以利于解引用时可以绕过a 访问到变量a ---> 为了能访问到变量a 存放在内存中的值，所以这里指针变量的类型为 int* ;

故而： int* p = &a ; --> 将变量a 的地址取出来放到指针变量 p 中

其中，int 说明p指向的对象的类型为 int 类型；* 说明 p 时指针变量； p 为指针变量 ;

既然 * 是用来说明此变量为指针变量的，所以在连续创建指针时，有一个需要注意的点：

int * p1, p2 , p3 ; 并不是创建了三个指针变量，实际上是 -->创建了一个指针加上两个整型变量 int* p1; int p2 ; int p3;

若想要创建三个指针变量，应给这样写： int* p1,*p2 ,*p3 ;

2、指针变量的大小

指针变量的大小取决于地址的大小，而地址的大小取决于平台地址线的多少；

思考：还记得前文说地址是如何产生的吗？地址依靠电脑硬件的电路产生的，地址总线通电后会产生正脉冲和负脉冲，即1或者0；而电脑的地址线决定了电脑的位数，即32位平台下便有32条地址总线；64位平台下便有64条地址总线；

32位平台 --> 32条地址总线 --> 产生32位脉冲信号 --> 每一位存储的是1或者0 --> 二进制的每一位占1bit --> 32 bit 即 4byte

64位平台 --> 64条地址总线 --> 产生64位脉冲信号 --> 每一位存储的是1或者0 --> 二进制的每一位占1 bit --> 64 bit 即 8 byte

所以，在32位平台下，指针变量所占内存空间的大小为 4byte ；在64位平台下，指针变量所占的内存空间为 8 byte ;

注：指针变量的大小只与平台有关，与其类型无关；

二、指针的解引用

思考：将地址存放到指针变量中有什么意义呢？

我们可以通过地址找到对象。但是如何通过地址找到对象呢？ --> 对地址进行解引用操作，因为地址就是存放在指针变量中的，所以对指针变量进行解引用操作也是可以得到该对象；

例1：

代码如下：

#include<stdio.h>

int main()
{
	int a = 4;
	int* p = &a;
	*p = 6;
	printf("%d\n", a);

	return 0;
}

代码运行结果如下：

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C语言 底层逻辑详细阐述指针（一）万字讲解 #指针是什么？ #指针和指针类型 #指针的解引用 #野指针 #指针的运算 #指针和数组 #二级指针 #指针数组

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前言

序1：什么是内存？