简单的程序员，用键盘敲出想要的生活

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1、指针是什么？

2、为什么要有指针？

3、指针的内存布局 

4、指针变量类型有什么作用？

5、指针的解引用

6、如何将数值存储到指定的内存地址？ 

在开启这个章节之前，我看过很多书上都是先讲数组，后续又说数组名就是是地址，如果没有前期知识的铺垫，大多数都会想，地址是个啥玩意？到底什么是数组？什么是指针？他们之间又有什么样的关系？本章节我们将深入学习。

1、指针是什么？

在看这个问题之前，我们先引入一段简单的代码做铺垫：

int main(){int a = 10; //定义a变量开辟了一块空间并且初始化a = 20; //使用的是a的空间：左值int b = a; //使用的是a的内容：右值，此时a等价于20return 0;}

同过上面代码及注释，我们可以看出，同样一个 a 变量，在不同的应用场景中，a 的本身含义是不同的！

那么这个代码跟指针又有什么关系呢？

指针就是地址！就好比你 &a，取出变量 a 的地址，而这个就可以称作是指针！地址的本质上是数据！数据是可以被保存在变量空间里面的！

这里可能有人会说，你在胡说，那我之前就知道指针是存放地址的，你现在又告诉我指针就是地址？这直接把我搞糊涂了。这里你就不够严谨了！我们口头上说的指针，指的是指针变量！什么是指针变量？就是保存指针的变量，也可以说是保存地址的变量，这个变量就叫做指针变量！

从严格意义上，指针和指针变量是不同的，指针就是地址，而指针变量是C语言中的变量！要在特定区域开辟空间，用来保存地址数据，也可以被取出地址。

但是我们在口语化表达的时候，经常将这两个概念混合，是以前的书不够严谨？还是教学的人学的不够通透，或者是翻译外国资料的时候没翻译清楚？具体原因无从考证，在以后，我们分开理解，和别人讨论时，要明确概念，指针就是指针，指针变量就是指针变量！

有了上面的认识，我们再来看一段代码：

int main(){int a = 10;int* p = &a; //取出变量a的地址放到指针变量p中p = (int*)0x11223344; //使用p变量的空间，左值int* q = p; //使用p变量的内容：右值，此时的p等价于0x11223344return 0;}

 我们再次总结一下：指针就是地址！指针变量本质是变量，里面保存的是地址(指针)值！

2、为什么要有指针？

这里我们举个例子来说明，张三在寝室打游戏，到了中午肚子饿了，于是拿起手机点了份外卖，外卖小哥送到寝室楼下，一头雾水（假设没有门牌号的情况下），打电话问张三：“你在哪里啊？”，张三：“我在宿舍里啊”，“你在哪个宿舍啊？”，“我不知道该怎么表达，你一间间找吧”，外卖小哥很无奈，只能一间间的找，好不容易找到对应的房间，菜都凉了，外卖小哥成功获得了一个差评。

通过上述案例，证明了门牌号的重要性，显然而知没有门牌号是多么麻烦的一件事，门牌号归根到底就是为了提高查找效率！

那么我们类比到计算机中，CPU 在内存中寻址的基本单位是字节，在32位机器下，最多能识别 4G 的物理内存，既然 CPU 寻址是按照字节，但是内存又很大，所以可以看作众多字节的集合：

其实我们门牌号就可以等价于每个字节空间对应的地址，也就是该空间对应的指针

存在指针的意义就是为了提高CPU寻址效率。 

那么如何理解编址呢？ 

我们得了解一个概念，计算机内部是有很多硬件单元的，而硬件单元是需要互相协同工作，最基本的他们之间要互相进行信息传递，而我们一个个硬件之间是相互独立的，总得想个办法把他们相关联起来，就举例CPU和内存之间要传递大量的数据，那么他们之间就会用“线”给连起来，今天我们只关心地址总线。

在CPU需要访问内存的某一个空间的时候，必须知道这个字节空间在内存的什么位置上，因为内存中字节很多，所以就如我们上面所说引入了地址，也就是给内存进行编址，在计算机中的编址，并不是把每个字节的地址信息保存下来，而是通过各硬件厂商出厂前就设计完成了。

硬件编址也是如此，32 位机器有 32 根地址总线，每根线可以表示两种形态 0，1【高电压低电压】，也就是说 1 根线能表示 2 种含义，2 根线表示 4 种含义，以此类推，32根线能表示 2^32 种含义，而每种含义则代表着一个地址，在地址信息被下达给内存，在内存的内部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。（点到即可）

指针的大小？

有了上面的认识就理解指针的大小就很简单了，如果是 32 位机器我们要存一个地址数据是不是应该用 4 个字节，那如果是 64 位的环境就应该用 8 个字节大小空间来存放一个地址，那么我们的结论正不正确呢？

结论：指针变量是用来存地址的，地址的大小表示是根据操作环境变化的，所以要想放得下地址的数据大小，指针的变量大小也会随着系统环境而变化。 

3、指针的内存布局 

在很多教材上都会说某某指针指向了某某变量，是真的指向吗？既然指针变量是用来存地址的，那一个 int 占四个字节，他存的又是哪个字节的地址呢？下面我们来一一讨论。

先看一段代码：

int main(){int a = 10;int* p = &a;return 0;}

这里我们先来分析一下，创建了一个整型 a 变量，同时初始化为 10，接着我们创建了一个整型指针变量 p ，并取出变量 a 的地址赋值给指针变量 p，那么他们的内存布局是这样的：

所以我们常说的指针变量 p 指向变量 a 实质上是指针变量 p 中存放着 a 变量的起始地址，也是最小的地址。也能明白，取地址本质是取出变量的起始地址。如果有的老师画图把指向图画在变量中间的话，那么他显然画图画的很不严谨！

4、指针变量类型有什么作用？

变量有不同的类型，简而言之，我们指针有类型吗？有！

如果我们想要将一个 double 类型的数据放到一个变量中，我们会使用 double 类型，同理，如果我们要将一个 double 类型变量的地址放入一个指针变量中，是不是也应该用 double 类型的指针变量来存放呢？显然是的！

既然是这样，那么指针变量类型的意义在哪？我们举例来说明：

总结：指针的类型决定了指针向前或者向后走一步的举例有多大，这里我们在后面讲数组的时候也会一起讲，这里先做个铺垫。 

5、指针的解引用

在学习操作符的时候，我们已经接触过解引用 * 操作符了，那么如何理解这个 * 号呢？我们可以也可以拿宿舍的例子来说，你要进宿舍，发现宿舍门被锁了，肯定要拿出要是来开锁，锁的锁芯是不是很像这个 * 号？进寝室必须要用钥匙，那么我们去读写一块内存是不是也要一把这样的钥匙呢？

我们接着来看一段代码：

int main(){int a = 10;int* p = &a; //把a的地址取出来放到指针变量p中，以后可以通过p间接访问aint b = *p; //这里*p等价于a，把a变量的内容赋值给b*p = 20; //解引用找到a，把a变量的内容更改为20return 0;}

本段代码对 *p 完整的理解是，取出p中存放的地址，访问该地址指向的内存单元(空间或者内容)，起始通过指针变量访问，本质是一种间接寻址方式！

总结：对指针变量解引用，就是指针变量所指向的目标。所以如上代码 *p 就是 a

对解引用概念有了解之后，我们再来看一个例子：

这里我们通过查看内存，发现了第一次 *pc 只修改了一个字节的内容，第二次的 *pi 修改了四个字节的内容，正好对应着他们分别是 char* 类型和 int* 类型

总结：指针的类型决定了，指针解引用的访问权限有多大！ 

6、如何将数值存储到指定的内存地址？ 

有了上面的对指针的研究，知道了指针的本质就是地址，地址也是数据，那么我们之前说指针解引用是间接访问，那么我们可以直接通过地址数据对变量进行直接访问吗？

int main(){int a = 10;//假设a变量的地址是0x12345678，那么访问a变量，还可以直接通过指针变量方式进行访问printf("%d\n", *(int*)0x12345678); //本质是一种直接寻址的方式*(int*)0x12345678 = 100; //本质是一种直接寻址的方式return 0;}

其实目前这种已经不可取了，现在主流的编译器和操作系统，为了安全已经有很多的内存保护机制，像 windows，linux 都有栈随机化的机制等，就好比你每次运行这个变量 a 的地址都是不一样的，在我们测试中，在windos平台和linux平台，使用C语言定义的局部变量在每次运行的时候都是不同的。

 Everyone is a star.

下期预告：指针与数组的深入理解（第二期）