指针详细介绍1️⃣

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指针分为1️⃣—5️⃣章节

1·内存和地址

内存与地址

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⻔牌号），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。

编址的理解

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“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！

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

取地址操作符 &

1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4     int a = 10;
5     &a;//取出a的地址 
6     printf("%p\n", &a);
7     return 0;
8 }

打印结果：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。

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。

1 #include <stdio.h>
2 int main()
3 {
4     int a = 10;
5     int * pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中 
6     
7     return 0;
8]

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。

那么如何拆解指针类型呢？

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指向的是整型类型的对象。

这时候就需要解引⽤操作符
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(*)。

1 #include <stdio.h>
2
3 int main()
4 {
5     int a = 100;
6     int* pa = &a;
7     *pa = 0;
8     return 0;
9 }

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。

指针变量的大小

• 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

指针的解引用

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。

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。

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·const修饰指针

const修饰变量

变量是可以修改的，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？这就是const的作⽤。

const修饰指针变量

⼀般来讲const修饰指针变量，可以放在的左边，也可以放在的右边，意义是不⼀样的。

• const如果放在 * 的左边，修饰的是指针指向的内容，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。
• const如果放在 * 的右边，修饰的是指针变量本⾝，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。

5·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

指针 ± 整数

指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）。

指针-指针

1 //指针-指针 
2 #include <stdio.h>
3 int my_strlen(char *s)
4 {
5        char *p = s;
6        while(*p != '\0' )
7               p++;
8        return p-s;
9 }
10
11 int main()
12 {
13     printf("%d\n", my_strlen("abc"));
14     return 0;
15 }

计算的是两个地址之间的元素个数。

指针的关系运算

1 //指针的关系运算 
2 #include <stdio.h>
3
4 int main()
5 {
6     int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
7     int *p = &arr[0];
8     int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
9     while(p<arr+sz) //指针的⼤⼩⽐较 
10     {
11         printf("%d ", *p);
12         p++;
13     }
14     return 0;
15 }

6·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）。

成因

1.指针未初始化
2.指针越界访问
3.指针指向的空间释放

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。

7·assert断言

assert.h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”。

1 assert(p != NULL);

上⾯代码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。
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，在标准错误流 stderr中写⼊⼀条错误信息，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.h>语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG。

1 #define NDEBUG
2 #include <assert.h>

然后，重新编译程序，编译器就会禁⽤⽂件中所有的 assert()语句。如果程序⼜出现问题，可以移除这条 #define NDEBUG指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启⽤了 assert()语句。
assert()的缺点是，因为引⼊了额外的检查，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版本不影响⽤⼾使⽤时程序的效率。

8·指针的使用和传址调用

传值调⽤和传址调⽤

把变量本⾝直接传递给了函数，这种调⽤函数的⽅式叫传值调⽤。
实参传递给形参的时候，形参会单独创建⼀份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实参。

将变量的地址传递给了函数，这种函数调⽤⽅式叫：传址调⽤。
传址调⽤，可以让函数和主调函数之间建⽴真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量；所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采⽤传值调⽤。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调⽤。