指针
指针变量的定义和使用
指针变量指向谁,就把谁的地址赋值给指针变量
“ * ” 操作符操作的是指针变量(地址)指向的内存空间,可以直接理解为:通过地址取值的操作
内存中的每一个数据都会分配相应的地址:
char:占一个字节分配一个地址
int: 占四个字节分配四个地址
内存区的每一个字节都有一个编号,这就是“地址”。
如果在程序中定义了一个变量,在对程序进行编译或运行时,系统就会给这个变量分配内存单元,并确定它的内存地址(编号)
#include<stdio.h>
int main(void)
{
int a = 10;
//指针类型 --》 数据类型*
//int *代表是一种数据类型,int*指针类型,p才是变量名
//定义了一个指针类型的变量,可以指向一个int类型变量的地址
int* p;
//将a的地址赋值给变量p,p也是一个变量,值是一个内存地址编号
p = &a; //&a 是取a变量的地址,存储到 p 这个指针类型中
*p = 100; //*p 是取值,通过存储在 p 这个指针类型中的 地址 取到对应的值。这里是把100赋值(覆盖)给原来的值
printf("%p\n", &a); //&a 是取 a 变量的地址 【&表示的是取地址符号】
printf("%p\n", p); //p 是取 p 指针变量存储的值 (也就是a的地址,因为a的地址放里面了)
printf("%d\n",a); //a 是取 a 变量的值
printf("%d\n",*p); // *p 是取值,通过存储在 p 这个指针类型中的 地址 取到对应的值 【* 表示取值符号】
return 0;
}
输出:
006FF8D4
006FF8D4
100
100
所有的指针类型存储的都是内存地址,内存地址都是一个无符号十六进制整型数
在 32 位操作系统下所有指针类型是占 4 个字节大小
在 64 位操作系统下所有指针类型是占 8 个字节大小
这是因为他们存储的是32位或64位操作系统的内存地址
注意:&可以取得一个变量在内存中的地址。但是,不能取寄存器变量,因为寄存器变量不在内存里,而在CPU里面,在CPU内部的寄存器是没有地址的,可直接通过寄存器名访问;而内存和外部设备控制器中的寄存器都需要一个地址。
地址的本质
内存中包含很多存储单元,为了方便管理,需要将这些存储单元进行编号管理,每一个存储单元对应一个编号。
当CPU想访问一个存储单元时,可以通过CPU管脚发出一组信号,经过译码器译码(内存简单理解就是一系列存储单元和译码器组装在一起),选中与这个信号对应的存储单元,然后就可以直接读写这块内存了。
CPU管脚发出的这组信号,也就是存储单元对应的编号,就是【地址】。
因为这些信号是由CPU管脚直接发出来的,因此也称为【物理地址】。
地址信号的位数决定了寻址空间的大小。
指针大小
使用sizeof()测量指针的大小,得到的总是:4或8
sizeof()测的是指针变量指向存储地址的大小
在32位平台,所有的指针(地址)都是32位(4字节)
在64位平台,所有的指针(地址)都是64位(8字节)
原因是因为不同位数的操作系统,总线数量不一样,一次能计算的字节数也不一样。
比如32位操作系统,一次可以计算4字节,那么地址的大小是4字节
64位操作系统,一次可以计算8字节,那么地址的大小是8字节
#include<stdio.h>
int main(void)
{
int* p1;
int** p2;
char* p3;
char** p4;
printf("sizeof(p1) = %d\n", sizeof(p1));
printf("sizeof(p2) = %d\n", sizeof(p2));
printf("sizeof(p3) = %d\n", sizeof(p3));
printf("sizeof(p4) = %d\n", sizeof(p4));
printf("sizeof(double *) = %d\n", sizeof(double*));
return 0;
}
指针和指针变量的区别
内存区的每一个字节都有一个编号,这就是“地址”。
如果在程序中定义了一个变量,在对程序进行编译或运行时,系统就会给这个变量分配内存单元,并确定它的内存地址(编号)
指针的实质就是内存“地址”。指针就是地址。
指针是内存单元的编号,指针变量是存放地址的变量。
通常我们叙述时会把指针变量简称为指针,实际他们含义并不一样。
野指针和空指针的区别
指针变量也是变量,是变量就可以任意赋值,不要越界即可(32位为4字节,64位为8字节),但是,任意数值赋值给指针变量没有意义,因为这样的指针就成了野指针,此指针指向的区域是未知(操作系统可能不允许操作此指针指向的内存区域)。所以,定义野指针不会直接引发错误,操作野指针指向的内存区域才会或可能会出问题。
#include<stdio.h>
int main(void)
{
int a = 100; // 操作系统把0-255作为系统占用,不容许读写操作
int* p;
p = a; //把a的值赋值给指针变量 p,p为野指针, ok,不会有问题,但没有意义
p = 0x12345678; //给指针变量p赋值,p为野指针, ok,不会有问题,但没有意义
*p = 1000; //操作野指针指向未知区域,内存出问题,err
return 0;
}
最新的好像定义野指针都报错了
但是,野指针和有效指针变量保存的都是数值,为了标志此指针变量没有指向任何变量(空闲可用),C语言中,可以把NULL赋值给此指针,这样就标志此指针为空指针。
int *p = NULL;
在底层源码中,NULL是一个值为0的宏常量:#define NULL ((void *)0)
简单的说:
野指针 就是 指针变量指向一个未知的空间;
空指针 就是 指向内存地址编号为0的空间。
万能指针
万能指针void *
void *指针可以指向任意变量的内存空间
#include<stdio.h>
int main(void)
{
void* p = NULL;
int a = 10;
p = (void*)&a; //指向变量时,最好转换为void *
//使用指针变量指向的内存时,转换为int *
*((int*)p) = 11;
printf("a = %d\n", a);
return 0;
}
const修饰的指针变量
1、const 修饰指针类型
可以修改指针变量的值【可以改存储的地址】
不可以修改指针指向内存空间的值【不可以修改指向的值】
#include<stdio.h>
int main(void)
{
int a = 10;
int b = 20;
const int* p = &a;
p = &b;
printf("%d\n", *p); //输出:20
//*p = 100; // 直接报错!!!
return 0;
}
2、const 修饰指针变量
可以修改指针指向内存空间的值【可以修改指向的值】
不可以修改指针变量的值【不可以改存储的地址】
#include<stdio.h>
int main(void)
{
int a = 10;
int b = 20;
int* const p = &a;
//p = &b; // 直接报错!!!
*p = 100;
printf("%d\n", a); //输出:100
return 0;
}
3、const 修饰指针类型 const 修饰指针变量 ---》只读指针
不可以修改指针指向内存空间的值【不可以修改指向的值】
不可以修改指针变量的值【不可以改存储的地址】
但是可以通过二级指针修改。。。套娃了
#include<stdio.h>
int main(void)
{
int a = 10;
int b = 20;
const int* const p = &a;
//p = &b; // 直接报错!!!
//*p = 100; // 直接报错!!!
int ** pp = &p;
*pp = &b;
**pp = 100;
return 0;
}
参考:
[1]C基础讲义2018修订版(黑马程序员)
[2]嵌入式C语言自我修养:从芯片、编译器到操作系统/王利涛编著.——北京:电子工业出版社,2021.4