重新認識C語言指針(上)

? 獨創性并不是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，這才證明是有真正的獨創頭腦 —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。辨別一個人C語言學的好賴就看他對指針的理解怎么樣。指針內容也是工作面試經常問到的問題。本文將帶你重新認識那個絆倒你的指針，以解大家的心頭之惑(恨)。

為什么要學習指針？

 有同學就要說了，既然指針這么難，這么不通俗易懂，為什么要學習他呢？其他高級語言都是把這塊基本屏蔽掉了，不在讓程序員直接操作指針，這里不直接操作指的是不讓程序員用指針進行運算和強轉而不是徹底沒有了。舉個java的例子

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

 如果你去仔細研究他們的行為，就會發現 obj, sec 都只是一個指向對象的東西，可以為空，也可以修改指向，所以它們其實都是指針，只是 Java 的教材里面不在去提這東西而已，具體原因看我后面講解便知道了。

? 繼續說為什么學習指針，為什么學習指針就必須要說到指針的優點了。

• 指針可以直接操作變量地址，所以很靈活。
• 指針操作會減少很多變量的拷貝使得程序性能提升。
• 可以動態分配內存。

 這些優點使得很多后臺性能要求很高的系統、游戲內核、一些高并發的中間件都是使用C&C++語言開發出來的。比如強大的linux系統、nginx，mysql、redis等等。

 曾經看到一個搞笑的評論，hhh

道生一，一生二，二生三，三生萬物

電腦生匯編，匯編生C , C生C++，C/C++生萬物

指針是什么？

 其實指針看起來復雜，聽起來復雜，學起來復雜，但是總結下來指針到底是個啥，也就一句話。

<p ><h5 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</h5></p>

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

 你沒看看錯，是的就是這么簡單明了。通常我們說的指針就約等于說的是指針變量。

指針和內存地址的關系

 很多人不明白指針其實也就是不明白內存地址，所以要想明白指針必須先明白指針和內存之間的關系。在講內存和指針之間的關系之前先說下什么是內存。

 先明白一個問題，什么是內存？編程人員常說的內存指的是什么？

? 內存是電腦的一個硬件組成部分。從單片機的組成我們可以看到，CPU、內存和輸入輸出接口，就組成一個完整的電腦，其他統統屬于外設。內存是可以被CPU通過總線進行操作的，也就是與CPU之間有總線相連接的。電腦所有的輸入輸出，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，但在個人電腦（PC）中，我們通常所說的內存，是指讀寫內存。

? 程序人員常說的內存其實是虛擬內存，程序直接操作的是虛擬內存而不是真正的物理內存。

納尼 程序都是操作的虛擬內存？ 那虛擬內存是個啥東西？

 這里先給大家畫張C語言程序的內存布局圖。關于進程和內存管理會在后面的文章講出來，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布局，指針變量里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(就好比你家的門牌號)，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;

 聲明還是很簡單，指針的類型 * 變量名即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存放著變量num的地址，我們通常說指針p指向變量num，當p知道變量num之后，p就可以對變量num為非作歹了，比如

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

指針的大小和類型

 從上面的聲明實例可以看到我定義了三種類型的指針，可以看出指針是有類型的。這里有同學就有疑問了，不是存放內存地址的么，內存地址不就是一串十六進制表示的數字么(其實底層都是二進制)，哪來的什么類型一說呢，為什么又需要類型呢？

 這個疑問很好，我當時學習的時候也是很疑惑。首先我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外一個問題就是

 字節（Byte）是用于計量存儲容量的一種單位，每一個字節由8位組成（1Byte = 8bit）。地址可以理解為在一片內存中，每個字節（Byte）的編號。

 所以很多人肯定會明白了，指針存放的是一個變量的首個字節的地址，那么問題來了。

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

 我們聲明指針p指向變量a的地址，也就是說指針p里面存放著變量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，那怎么拿到變量a，聰明的同學已經恍然大悟，是的，沒錯，所以我們的指針需要類型的，編譯器去取指針指向的內容時候會根據指針的類型去取。畫個圖如下

 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 就是存放地址的范圍，地址的范圍是操作系統地址線的根數決定，所以指針的大小是隨操作系統的尋址范圍決定的，一般32位系統地址總線也是32根，尋址范圍是2^32次方

 順便說下32位操作系統和64位操作系統的區別在哪里，系統的位數代表運算能力，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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