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指针


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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


posted @ 2021-07-19 17:02  言非  阅读(90)  评论(0编辑  收藏  举报