一、内存和地址
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，可以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：一个比特位可以存储一个2进制的位1或者0，，一个字节空间里面能放8个比特位。C语⾔中给地址起了新的名字叫：指针，所以可以理解为：内存单元的编号==地址==指针。
二、指针变量和地址
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，那我们如何能得到变量的地址呢？这里就要用到取地址操作符——&。
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
&a;//取出a的地址
printf("%p\n", &a);
return 0;
}
这里&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地 址。 变量在内存中的存储虽然整型变量占⽤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、指针变量和解引用操作符（*）
（1）指针变量
我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值 ，这个数值有时候也是需要存储起来方便后期再使用的，就可以将这个地址放在指针变量中。
#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。
我们看到pa的类型是 int* ，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。同理，有一个char类型的变量ch，那ch的地址就要放在（char *）类型的指针变量中。
（2）解引用操作符
将地址保存起来后，就可以通过地址找到地址指向的对象，这就需要使用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，这个操作符就是把a改成了0。
指针变量也是变量，也会占用内存空间，我们可以利用sizeof得到指针变量的大小，总结下来就是在32位的平台下地址是32个比特位，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。
三、指针变量类型的意义
1、指针的解引用
//代码1
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 0x11223344;
int *pi = &n;
*pi = 0;
return 0;
}
//代码2
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 0x11223344;
char *pc = (char *)&n;
*pc = 0;
return 0;
}
调试可以看到，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。 那么，指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大的权限。 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。
2、指针+-整数
#include <stdio.h>
int main()
{
int n = 10;
char *pc = (char*)&n;
int *pi = &n;
printf("%p\n", &n);
printf("%p\n", pc);
printf("%p\n", pc+1);
printf("%p\n", pi);
printf("%p\n", pi+1);
return 0;
}
观察运行结果可以看出， 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。可知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、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，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，这样在后面要用到这个指针的时候可以强制类型转换就可以处理多种类型的数据了。
四、指针运算
指针的基本运算有三种，指针+-整数，指针-指针，指针的关系运算。
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。
#include <stdio.h>
//指针+- 整数
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
for(i = 0; i < sz; i++)
{
printf("%d ", *(p + i));//p+i 这⾥就是指针+整数
}
return 0;
}
2、指针-指针
指针-指针得到的是两个指针之间的元素个数。
//指针-指针
#include <stdio.h>
int my_strlen(char *s)
{
char *p = s;
while(*p != '\0' )
p++;
return p-s;
}
int main()
{
printf("%d\n", my_strlen("abc"));
return 0;
}
3、指针的关系运算
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
while(p < arr + sz) //指针的⼤⼩⽐较
{
printf("%d ", *p);
p++;
}
return 0;
}
五、const修饰指针
1、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。 但是如果想要这个变量不被改变就可以用const修饰
#include <stdio.h>
int main()
{
int m = 0;
m = 20;//m是可以修改的
const int n = 0;
n = 20;//n是不能被修改的
return 0;
}
上述代码中n是不能被修改的，其实n本质仍然是变量。
2、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：
int const * p;
const int * p; //const 放在*的左边做修饰，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。
int * const p; //const 放在*的右边做修饰，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。
#include <stdio.h>
//代码1 - 测试⽆const修饰的情况
void test1()
{
int n = 10;
int m = 20;
int* p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
//代码2 - 测试const放在*的左边情况
void test2()
{
int n = 10;
int m = 20;
const int* p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
//代码3 - 测试const放在*的右边情况
void test3()
{
int n = 10;
int m = 20;
int * const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
//代码4 - 测试*的左右两边都有const
void test4()
{
int n = 10;
int m = 20;
int const * const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
int main()
{
//测试⽆const修饰的情况
test1();
//测试const放在*的左边情况
test2();
//测试const放在*的右边情况
test3();
//测试*的左右两边都有const
test4();
return 0;
}
六、野指针
野指针就是指针指向的位置是不可知的。
1、野指针的成因
（1）指针未初始化
#include <stdio.h>
int main()
{
int *p;//局部变量指针未初始化，默认为随机值
*p = 20;
return 0;
}
（2）指针越界访问
#include <stdio.h>
int main()
{
int arr[10] = {0};
int *p = &arr[0];
int i = 0;
for(i = 0; i <= 11; i++)
{
//当指针指向的范围超出数组arr的范围时，p就是野指针
*(p++) = i;
}
return 0;
}
（3）指针指向的空间释放
#include <stdio.h>
int* test()
{
int n = 100;
return &n;
}
int main()
{
int*p = test();
printf("%d\n", *p);
return 0;
}
2、规避野指针
（1）指针初始化
如果明确知道指针指向哪⾥就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪⾥，可以给指针赋值NULL. NULL 是C语⾔中定义的⼀个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是⽆法使⽤的，读写该地址会报错。
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int*p1 = #//指针有具体指向
int*p2 = NULL;//没有具体指向就用空指针初始化
return 0;
}
（2）小心指针越界
⼀个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是 越界访问。
（3）指针变量不用的时候置为空指针
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++)
{
*(p++) = i;
}
//此时p已经越界了，可以把p置为NULL
p = NULL;
//下次使⽤的时候，判断p不为NULL的时候再使⽤
//...
p = &arr[0];//重新让p获得地址
if(p != NULL) //判断
{
//...
}
return 0;
}
七、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”。
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。
八、指针的使用和传址调用
1、strlen的模拟实现
库函数strlen的功能是求字符串⻓度，统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。
函数原型如下：
size_t strlen ( const char * str );
参数str接收⼀个字符串的起始地址，然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数，最终返回⻓度。 如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历，只要不是 \0 字符，计数器就+1，这样直 到 \0 就停⽌。
int my_strlen(const char * str)
{
int count = 0;
assert(str);
while(*str)
{
count++;
str++;
}
return count;
}
int main()
{
int len = my_strlen("abcdef");
printf("%d\n", len);
return 0;
}
2、传值调用和传址调用
比如说，写⼀个函数，交换两个整型变量的值，利用之前所学的就可以写出这样的代码：
#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
Swap1(a, b);
printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
return 0;
}
当我们运⾏代码，我们发现其实没产⽣交换的效果，因为我们只交换了临时变量x和y，但并没有交换a和b。这种只将数值传到函数中的叫传值调用，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。
这里就要用到传址调用，就是将a和b的地址传到函数里，然后解引用交换数值就可以达到目的了。
#include <stdio.h>
void Swap2(int*px, int*py)
{
int tmp = 0;
tmp = *px;
*px = *py;
*py = tmp;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 0;
scanf("%d %d", &a, &b);
printf("交换前：a=%d b=%d\n", a, b);
Swap2(&a, &b);
printf("交换后：a=%d b=%d\n", a, b);
return 0;
}
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