從新認識C語言指針(上)

​ 首創性並非首次觀察某種新事物，而是把舊的、很早就是已知的，或者是人人都視而不見的事物當新事物觀察，這才證實是有真正的首創頭腦 —尼采

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序言

 指針是C語言學習者繞不過的一道坎，也是C語言學習者不得繞過的一道坎。辨別一我的C語言學的好賴就看他對指針的理解怎麼樣。指針內容也是工做面試常常問到的問題。本文將帶你從新認識那個絆倒你的指針，以解你們的心頭之惑(恨)。

爲何要學習指針？

 有同窗就要說了，既然指針這麼難，這麼不通俗易懂，爲何要學習他呢？其餘高級語言都是把這塊基本屏蔽掉了，不在讓程序員直接操做指針，這裏不直接操做指的是不讓程序員用指針進行運算和強轉而不是完全沒有了。舉個java的例子

Object obj= new Object();
Object sec= obj;
sec = new Object();

 若是你去仔細研究他們的行爲，就會發現 obj, sec 都只是一個指向對象的東西，能夠爲空，也能夠修改指向，因此它們其實都是指針，只是 Java 的教材裏面不在去提這東西而已，具體緣由看我後面講解便知道了。

​ 繼續說爲何學習指針，爲何學習指針就必需要說到指針的優勢了。

• 指針能夠直接操做變量地址，因此很靈活。
• 指針操做會減小不少變量的拷貝使得程序性能提高。
• 能夠動態分配內存。

 這些優勢使得不少後臺性能要求很高的系統、遊戲內核、一些高併發的中間件都是使用C&C++語言開發出來的。好比強大的linux系統、nginx，mysql、redis等等。

 曾經看到一個搞笑的評論，hhh

道生一，一輩子二，二生三，三生萬物

電腦生彙編，彙編生C , C生C++，C/C++生萬物

指針是什麼？

 其實指針看起來複雜，聽起來複雜，學起來複雜，可是總結下來指針究竟是個啥，也就一句話。

<p ><h4 style="color:red;text-align:center">指針就是地址，指針變量就是一個存放內存地址的變量</h4></p>

<img src="https://i01piccdn.sogoucdn.com/db3bc129d2c88816"></img>;

 你沒看看錯，是的就是這麼簡單明瞭。一般咱們說的指針就約等於說的是指針變量。

指針和內存地址的關係

 不少人不明白指針其實也就是不明白內存地址，因此要想明白指針必須先明白指針和內存之間的關係。在講內存和指針之間的關係以前先說下什麼是內存。

 先明白一個問題，什麼是內存？編程人員常說的內存指的是什麼？

​ 內存是電腦的一個硬件組成部分。從單片機的組成咱們能夠看到，CPU、內存和輸入輸出接口，就組成一個完整的電腦，其餘通通屬於外設。內存是能夠被CPU經過總線進行操做的，也就是與CPU之間有總線相鏈接的。電腦全部的輸入輸出，都是要從內存來實現的。內存包括只讀內存ROM和讀寫內存RAM，但在我的電腦（PC）中，咱們一般所說的內存，是指讀寫內存。

​ 程序人員常說的內存實際上是虛擬內存，程序直接操做的是虛擬內存而不是真正的物理內存。

納尼 程序都是操做的虛擬內存？ 那虛擬內存是個啥東西？

 這裏先給你們畫張C語言程序的內存佈局圖。關於進程和內存管理會在後面的文章講出來，記得微信搜索 龍躍十二 點關注。

 這個圖很好的描述了內存地址的佈局，指針變量裏面存放的地址也就是這個內存地址。順便說下啥是內存地址，用十六進制表示出來的一串數字編號(就比如你家的門牌號)，只是這個數字是給內存標號的。32位系統下這個編號是4byte(32個bit)表示的，64位系統下是8byte(64bit)表示的。(這個小問題面試會被問到的)

如何使用指針？

指針的聲明

int *p;
char *p1;
float *p2;

 聲明仍是很簡單，指針的類型 * 變量名便可聲明一個指針變量。

int num = 5;
int *p = #

 此時就是一個int類型的指針變量指向一個int變量，畫個圖解釋下。

 以很清楚的看到指針p存放着變量num的地址，咱們一般說指針p指向變量num，當p知道變量num以後，p就能夠對變量num爲非做歹了，好比

int main(){
    int num = 5;
    int *p = #
    printf("*p=%d,num=%d\n",*p,num);  //此時num的值就變爲5
    p+=1;
    printf("*p=%d\n",*p);    //此時p指向了哪裏？這句代碼會不會報錯？
}

指針的大小和類型

 從上面的聲明實例能夠看到我定義了三種類型的指針，能夠看出指針是有類型的。這裏有同窗就有疑問了，不是存放內存地址的麼，內存地址不就是一串十六進制表示的數字麼(其實底層都是二進制)，哪來的什麼類型一說呢，爲何又須要類型呢？

 這個疑問很好，我當時學習的時候也是很疑惑。首先咱們明白了指針是一個存放地址的變量，明白這點還不夠還必須理解另一個問題就是

 字節（Byte）是用於計量存儲容量的一種單位，每個字節由8位組成（1Byte = 8bit）。地址能夠理解爲在一片內存中，每一個字節（Byte）的編號。

 因此不少人確定會明白了，指針存放的是一個變量的首個字節的地址，那麼問題來了。

int a = 5; 
int *p = &a;

 咱們聲明指針p指向變量a的地址，也就是說指針p裏面存放着變量a的首地址，在32位平臺下，int a 是4字節，指針去取a的值的時候找到的是a的首地址，那怎麼拿到變量a，聰明的同窗已經恍然大悟，是的，沒錯，因此咱們的指針須要類型的，編譯器去取指針指向的內容時候會根據指針的類型去取。畫個圖以下

 此刻我相信你對指針已經有了很高的理解了。指針的大小很好理解 就是存放地址的範圍，地址的範圍是操做系統地址線的根數決定，因此指針的大小是隨操做系統的尋址範圍決定的，通常32位系統地址總線也是32根，尋址範圍是2^32次方

 順便說下32位操做系統和64位操做系統的區別在哪裏，系統的位數表明運算能力，所謂32位就是能計算的字長是32位的，64位系統能計算的字長是64位。處理器的字長越大，說明它的運算能力越強。

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