C语言：指针（1）

1. 内存和地址

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。

计算机中常⻅的单位（补充）： ⼀个⽐特位可以存储⼀个2进制的位1或者0

C语⾔中给地址起了新的名字叫：指针。

内存单元的编号==地址=指针。

1.2 究竟该如何理解编址

CPU访问内存中的某个字节空间，必须知道这个 字节空间在内存的什么位置，⽽因为内存中字节 很多，所以需要给内存进⾏编址。计算机中的编址，并不是把每个字节的地址记录 下来，⽽是通过硬件设计完成的。硬件编址本质是⼀种约定出来的共识。硬件与硬件之间是互相独⽴的，通 信  ⽤"线"连起来。

地址总线： 我们可以简单理解，32位机器有32根地址总线， 每根线只有两态，表⽰0,1【电脉冲有⽆】，那么 ⼀根线，就能表⽰2种含义，2根线就能表⽰4种含 义，依次类推。32根地址线，就能表⽰2^32种含 义，每⼀种含义都代表⼀个地址。 地址信息被下达给内存，在内存上，就可以找到 该地址对应的数据，将数据在通过数据总线传⼊ CPU内寄存器。

2. 指针变量和地址

2.1 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。

上述的代码就是创建了整型变量a，内存中 申请4个字节，⽤于存放整数10，其中每个字节都 有地址 。

&a取出的是a所占4个字节中地址较⼩的字节的地 址。

2.2 指针变量和解引⽤操作符（*）

2.2.1 指针变量

把地址值存放在哪⾥呢？答案是：指针变量中。

2.2.2 如何拆解指针类型

int a = 10;

int * pa = &a;

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。

2.2.3 解引⽤操作符

拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针） 指向的对象，这⾥必须学习⼀个操作符叫解引⽤操作符(*)。

*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，这个操作符是把a改成了0。

2.3 指针变量的⼤⼩

32根地址线产⽣的2进制序列当做⼀个地址，那么⼀个地址就是32个bit位，需要4 个字节才能存储。 假设有64根地址线，⼀个地址就是64个⼆进制位组成的⼆进制序列，存储起来就需要 8个字节的空间，指针变的⼤⼩就是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。

3. 指针变量类型的意义

指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多⼤的权限（⼀次能操作⼏个字节）。 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。

3.2 指针+-整数

指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）。

3.3 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（或者叫泛型指 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。

4. const修饰指针

4.1 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。 但是如果我们希望⼀个变量加上⼀些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作⽤。

4.2 const修饰指针变量

const如果放在*的左边，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。

 const如果放在*的右边，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。

5. 野指针

概念：野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）。

5.1 野指针成因

1. 指针未初始化

2. 指针越界访问

3. 指针指向的空间释放

5.2 如何规避野指针

5.2.1 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.

5.2.2 ⼩⼼指针越界

5.2.3 指针变量不再使⽤时，及时置NULL，指针使⽤之前检查有效性

5.2.4 避免返回局部变量的地址

6. 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”。

它不仅能⾃动标识⽂件和 出问题的⾏号，还有⼀种⽆需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问 题，不需要再做断⾔，就在 #include 语句的前⾯，定义⼀个宏 NDEBUG 。

然后，重新编译程序，编译器就会禁⽤⽂件中所有的 assert() 语句。如果程序⼜出现问题，可以移 除这条 #define NDBUG 指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启⽤了 assert() 语 句。 assert() 的缺点是，因为引⼊了额外的检查，增加了程序的运⾏时间。

7. 指针的使⽤和传址调⽤

7.1 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。

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。

7.2 传值调⽤和传址调⽤

例如：写⼀个函数，交换两个整型变量的值

然而为什么交换不了呢？

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。

这⾥调⽤Swap2函数的时候是将变量的地址传 递给了函数，这种函数调⽤⽅式叫：传址调⽤。

传址调⽤，可以让函数和主调函数之间建⽴真正的联系，在函数内部可以修改主调函数中的变量；所 以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算，就可以采⽤传值调⽤。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值，就需要传址调⽤。