我印象中的指针与数组3

我印象中的指针与数组2中简单介绍了数组的定义与使用，这一篇把指针的定义与使用说下，后面的续集就开始说这两者的联系与应用了

1.概念

计算机中所有的数据都必须放在内存中，不同类型的数据占用的字节数不一样，例如 int 占用4个字节，char 占用1个字节。为了正确地访问这些数据，必须为每个字节都编上号码，就像门牌号、身份证号一样，每个字节的编号是唯一的，根据编号可以准确地找到某个字节。

 我们将内存中字节的编号称为地址（Address）或指针（Pointer）。地址从 0 开始依次增加，对于 32 位环境，程序能够使用的内存为 4GB，最小的地址为 0，最大的地址为 0XFFFFFFFF。
 
#include <stdio.h>
int main()
{
    int a = 100;
    char str[20] = "hello";
    printf("%#X, %#X\n", &a, str);
    return 0;
}
 
运行结果：
0X28FF3C, 0X28FF10
 2.一切皆地址
%#X表示以十六进制形式输出，并附带前缀0X。a 是一个变量，用来存放整数，需要在前面加&来获得它的地址；str 本身就表示字符串的首地址，不需要加&。
 C语言用变量来存储数据，用函数来定义一段可以重复使用的代码，它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。
 
数据和代码都以二进制的形式存储在内存中，计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。当程序被加载到内存后，操作系统会给不同的内存块指定不同的权限，拥有读取和执行权限的内存块就是代码，而拥有读取和写入权限（也可能只有读取权限）的内存块就是数据。
 
CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据，程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错，或者开发者有意为之，在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址，就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截，强制程序崩溃，程序员没有挽救的机会。
 
CPU 访问内存时需要的是地址，而不是变量名和函数名！变量名和函数名只是地址的一种助记符，当源文件被编译和链接成可执行程序后，它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。
假设变量 a、b、c 在内存中的地址分别是 0X1000、0X2000、0X3000，那么加法运算c = a + b;将会被转换成类似下面的形式：
 0X3000 = (0X1000) + (0X2000);
( )表示取值操作，整个表达式的意思是，取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值，将它们相加，把相加的结果赋值给地址为 0X3000 的内存
 
变量名和函数名为我们提供了方便，让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串，不用直接面对二进制地址，那场景简直让人崩溃。
 
需要注意的是，虽然变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符，但在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址。

3.定义指针变量

定义指针变量与定义普通变量非常类似，不过要在变量名前面加星号*，格式为：
数据类型 * 变量名;      
数据类型 * 变量名 = 值 ;
*表示这是一个指针变量，数据类型表示该指针变量所指向的数据的类型 。例如：
int *p1;
p1 是一个指向 int 类型数据的指针变量，至于 p1 究竟指向哪一份数据，应该由赋予它的值决定。再如：
int a = 100;
int *p_a = &a;
在定义指针变量 p_a 的同时对它进行初始化，并将变量 a 的地址赋予它，此时 p_a 就指向了 a。值得注意的是，p_a 需要的是一个地址，a 前面必须要加取地址符&，否则是不对的。
 
和普通变量一样，指针变量也可以被多次写入，只要你想，随时都能够改变指针变量的值，请看下面的代码：
//定义普通变量
float a = 99.5, b = 10.6;
char c = '@', d = '#';
//定义指针变量
float *p1 = &a;
char *p2 = &c;
//修改指针变量的值
p1 = &b;
p2 = &d;
*是一个特殊符号，表明一个变量是指针变量，定义 p1、p2 时必须带*。而给 p1、p2 赋值时，因为已经知道了它是一个指针变量，就没必要多此一举再带上*，后边可以像使用普通变量一样来使用指针变量。也就是说，定义指针变量时必须带*，给指针变量赋值时不能带*。
假设变量 a、b、c、d 的地址分别为 0X1000、0X1004、0X2000、0X2004，下面的示意图很好地反映了 p1、p2 指向的变化：

 需要强调的是，p1、p2 的类型分别是float*和char*，而不是float和char，它们是完全不同的数据类型，要引起注意。

4.利用指针获取变量的值，并交换

通过指针交换两个变量的值。
#include <stdio.h>
 int main()
{
    int a = 100, b = 999, temp;
    int *pa = &a, *pb = &b;
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
    /*****开始交换*****/
    temp = *pa;     // 将a的值先保存起来
    *pa = *pb;      // 将b的值交给a
    *pb = temp;    //  再将保存起来的a的值交给b
    /*****结束交换*****/
    printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
    return 0;
}
 运行结果：
a=100, b=999
a=999, b=100
从运行结果可以看出，a、b 的值已经发生了交换。需要注意的是临时变量 temp，它的作用特别重要，因为执行*pa = *pb;语句后 a 的值会被 b 的值覆盖，如果不先将 a 的值保存起来以后就找不到了。