C语言——指针与地址的关系

1、通过指针详细解释数据在内存中是如何存储的

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	unsigned int a[5]={0x12345678,0x89ABCDEF,0xAF3D1596,0x424AD841,0x5638ECFB};
	unsigned int *p = a;
	unsigned char i;
	for(i=0; i<sizeof(a)/sizeof(a[0]); i++) //sizeof(a)是数组a的总大小，除以每个数组元素的大小，即得元素个数
	{
		printf("&a[%d] = 0x%p---->a[%d] = 0x%08X\n",i,&p[i],i,p[i]);
	}
	return 0;

可以看出数组a中元素在内存中存储方式是从低地址开始的，如下图方式：

• 结论一
  上述虽然可以看出数组中的元素在地址空间中的存储方式，但由于每个数组元素都是unsigned int型，即占四个字节，而每个地址只能放一个字节数据，所以从上述也能看出每个数组元素占用4个地址，那么每个数组元素的四字节数据在连续地址中又是如何存储的呢？下面代码做出解释。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	unsigned int a[5]={0x12345678,0x89ABCDEF,0xAF3D1596,0x424AD841,0x5638ECFB};
	unsigned int *p = a;  //这里p是指向数组元素a[0]的首地址，但通过指针取值（或赋值）时，是直接以a[0]首地址为起点，连续取（赋）四个字节。
	unsigned char *q = a; //这里定义q为unsigned char*，q也是指向数组元素a[0]的首地址，通过指针取值（赋值）也是只取（赋）首地址的一个字节数据，这里编译会出警告，因为数组a中的元素都是四字节数据，即每个元素占四个地址，这样的话q+1不会跳到下一个数组元素，只会跳到下一个地址（或者说是下一个字节）。
	unsigned char i,j;
	for(i=0; i<sizeof(a)/sizeof(a[0]); i++) //sizeof(a)是数组a的总大小，除以每个数组元素的大小，即得元素个数
	{
		printf("&a[%d] = 0x%p---->a[%d] = 0x%08X\n",i,&p[i],i,p[i]);
	}
	printf("\n\n\n");
	for(i=0; i<sizeof(a)/sizeof(a[0]); i++)
	{
		for(j=0; j<4; j++)
			printf("&a[%d%d] = 0x%p---->a[%d%d] = 0x%X\n",i,j,&q[i*4+j],i,j,q[i*4+j]);
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

• 解释编译警告，即下面代码引起的警告：因为&a[0]为unsigned int*型，而q为unsigned char *型，赋值号两边指针类型不同，导致警告。

unsigned int a[5]={0x12345678,0x89ABCDEF,0xAF3D1596,0x424AD841,0x5638ECFB}; 
unsigned int *p = a;
unsigned char *q = a; 

指针变量类型一般和所指向的变量类型一致，就是为了取值和赋值时方便
因为数组a中的数据是4字节数据，即每个数组元素都需要4个地址来存储，正常情况下我们也是定义一个4字节指针变量（这样的指针加一是直接跳4个地址，取值和赋值也是连续取（赋）4个地址的值），来指向存放数组元素的地址，如下图(a)所示；但我们如果想知道每个数组元素在内存中是如何存储的，那么这种指针指向就不能展示出来，上面指针q便是指向单字节的指针变量（这样的指针加一，是指向下一个地址，对它取值或者赋值也是只取（赋）一个地址的值，如下图(b)所示：根据下图及下面的程序输出结果结合便能理解

• 结论二
  四字节数据在地址中存储方式为小端模式，即低字节存储在低地址中。

2、指针与地址的区别

指针与地址最大的区别就是，指针可以自增，地址不能自增；可以对指针进行取值，若想对地址（这里指立即数，例0x45FE）进行取值，则必须把地址强转为指针类型再进行取值

1. 不同类型指针指向同一变量，然后对指针取值（下面代码编译会出警告，原因上面已解释）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	unsigned int b = 0x4567ABCD;
	unsigned int *p = &b;
	unsigned short int *q = &b;
	unsigned char *h =&b;
	int i;
	printf("&b = 0x%p---->b = 0x%X\n",&b,b);
	printf("p = 0x%p---->*p = 0x%X\n",p,*p);
	printf("\n");
	for(i=0; i<2; i++)
	{
		printf("q[%d] = 0x%p---->*q[%d] = 0x%X\n",i,(q+i),i,*(q+i));	
	}
	printf("\n");
	for(i=0; i<4; i++)
	{
		printf("h[%d] = 0x%p---->*h[%d] = 0x%X\n",i,(h+i),i,*(h+i));	
	}	
	return 0;
}

这里定义了三个指针变量，全部指向变量b，每个指针变量中存储的都是变量b的地址（系统在内存中，为变量分配存储空间的首个字节单元的地址，称之为变量的地址），这里是0x65FDFC，但由于指针变量p，q，h的类型不同：对指针变量p进行取值或者赋值时，默认以变量b的地址为起始，取或赋连续的4个字节（这里4个字节是因为指针类型为unsigned int*）；同理，对指针变量q进行取值或者赋值时，默认以变量b的地址为起始，取或赋连续的2个字节（这里2个字节是因为指针类型为unsigned short int*）；对指针变量h进行取值或者赋值时，默认以变量b的地址为起始，取或赋连续的1个字节（这里1个字节是因为指针类型为unsigned char*）。

注：对不同类型指针进行自增运算时，自增一次所跨越的地址数由指针类型决定，如：unsigned int*类型指针变量，自增一次，跨越的地址数为4；同理unsigned short int*类型指针变量，自增一次，跨越的地址数为2；等等。

2. 将地址强转为指针类型，对其赋新值

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	unsigned int b = 0x4567ABCD;
	int i;
	printf("&b = 0x%p---->b = 0x%X\n",&b,b);
	printf("&b = 0x%p---->b = 0x%X\n",(unsigned int *)(0x65FE18),*((unsigned int *)(0x65FE18)));
	printf("\n");	
	/**对变量b的4个地址分别写值**/
	*((unsigned char*)(0x65FE18)) = 0xEF; 
	*((unsigned char*)(0x65FE18)+1) = 0x59;//指针加1，地址加1
	*((unsigned char*)(0x65FE18)+2) = 0xA8;
	*((unsigned char*)(0x65FE18)+3) = 0x7B;
	for(i=0;i<4;i++)
	{
		printf("&b[%d] = 0x%p---->b[%d] = 0x%X\n",i,(unsigned char*)(0x65FE18)+i,i,*((unsigned char*)(0x65FE18)+i));		
	}
	printf("\n");
	/**对变量b的4个地址分两次写值（即一次写2个地址）**/	
	*((unsigned short int*)(0x65FE18)) = 0x254A;
	*((unsigned short int*)(0x65FE18)+1) = 0x4C94;//指针加1，地址加2
	for(i=0;i<2;i++)
	{
		printf("&b[%d] = 0x%p---->b[%d] = 0x%X\n",i,(unsigned short int*)(0x65FE18)+i,i,*((unsigned short int*)(0x65FE18)+i));
	}
	
	printf("\n");
			/**对变量b的4个地址一次写值（即一次写4个地址）**/	
	*((unsigned int*)(0x65FE18)) = 0xAEF0127D;
	printf("&b = 0x%p---->b = 0x%X\n",(unsigned int*)(0x65FE18),*((unsigned int*)(0x65FE18)));
	printf("\n");
	printf("&b = 0x%p---->b = 0x%X\n",&b,b);
	return 0;
}