好多人都说指针很难，其实指针并不难，你不是不懂指针，你是不懂内存管理，搞懂内存管理，指针就是纸老虎
内存物理上的实现我们不用关心，这是硬件工程师需要关心的问题，作为软件工程师，我们只需要了解内存的抽象逻辑即可
在学习内存管理之前，我们先来复习一下计算机的存储单位

计算机的存储单位

在计算机中，一个二进制位是最小的存储单位，只有0和1两种状态，我们称之为位（bit）
8个位组成一个字节（Byte），继续往上，使用1024为进制单位，即就是我们常说的1024Byte=1KB，后面还有1024KB=1MB，1024MB=1GB等等。严格来说，B才是他们的单位，而K、M、G不是单位，它们只代表数量，实际上，KB只是KByte的缩写。1KB严格说其含义是1K个Byte，也就是1024个Byte，其他同理。
这里提一句题外话，我们在办理宽带时，明明是100M的网线，为毛下载速度只有10M/S？严格说，宽带的100M指的是100Mbps，和上面的一样，Mbps不是单位，bps才是单位，bps的含义是每秒传输的二进制位数，而100Mbps指的是每秒传输100M个二进制位，也就是100x1024x1024个bit。而我们下载时显示的速度是以字节为单位的，是宽带的数据除以8之后的结果，这就是100M网线下载速度只有10M/S的原因。

内存的逻辑结构

先看张图

在逻辑上，我们把内存分成一个一个的小格子，每个小格子就是一个字节，而每个字节又有8个位。同时为每个小格子编上编号，而这个编号就是我们常说的内存地址。我们常说的计算机有4G内存指的就是计算机有4x1024x1024x1024个存储单元。

为什么32位系统只支持4G内存

关于CPU的体系结构不是本文的重点，不作详细说明，这里只是简单提一下。CPU在读取内存数据的时候，需要通过地址总线进行寻址，而32位的CPU其地址总线也是32位的，也就是说，CPU一次读取的地址最多是32位的，而一个32位的地址又能代表多大内存呢？这里的32位指的是有32个二进制位，而每个二进制位只有1和0两种状态，所以，32位的地址总线最多寻址范围是0到2的32次方减1，也就是2个32次方个内存单元。而2的32次方大家可以用计算器算一下，其结果的单位是字节，是B，除以3次1024就是4GB了。同理，我们可以算出16位的，8位的CPU的寻址范围。64位的略有不同，按照这个方法算出来的只是理论值，实际上目前人类还完全用不到这么大，所以目前关于64位寻址的上限不是由地址总线限制的。

数据在内存中的读写

如果想要在内存中正确读写数据，需要知道两个信息，第一，这个数据的首地址在哪，第二，这个数据的长度是多少。知道了首地址，就可以通过寻址操作定位到内存中的位置，通过数据长度，可以将数据进行正确的读写。

数据长度

首地址可以通过CPU寻址获得，那么长度怎么管理呢？数据长度可以分为自动管理和手动管理两种模式，自动管理就是根据数据的类型进行长度管理，比如我们常说的char型数据占一个字节，int型数据占四个字节等等。手动管理就是我们自己去管理读写数据的长度，最常见的就是memcpy函数。memcpy和两个int型数据进行赋值操作其本质上是相同的，不同的是，memcpy由我们手动去处理地址和长度，而int型数据进行赋值操作是由操作系统去处理地址和长度。
这里再多说一句，所谓的char型数据占一个字节，int型数据占四个字节，其实只是习惯上的一种说法。标准中并没有定义一个数据类型的具体长度，在纯C的标准中只是定义了一个大小关系和一个最小长度，即char≤short≤int≤long和每种类型的最小长度。理论上说，如果愿意，可以将char和int都定义为4个字节，也是符合标准的，只不过没人这么干而已。但如果说把char定义为8个字节，int定义为4个字节就是错了，不符合标准的（友情提示：这些知识面试的时候酌情使用，我曾经在一次面试中这么回答被面试官判定为错误回答，在他眼里32位系统下int就是4个字节，其他答案都是错的-_- ！）。所以在程序中需要用到变量长度的时候，切记不能直接写常数，一定要用sizeof。

声明一个变量都做了什么

当我们在程序中写下一句“int a;”时，程序执行这一段代码，操作系统就会在内存中分配一个四个字节长度的空间，并且由操作系统去维护其首地址和数据长度。当我们在使用变量a时，操作系统会自动定位到该块内存进行数据读写。
这里再多说一句吧，操作系统在管理内存的时候，把内存分成三个区域：堆内存、栈内存和静态存储区。其中栈内存和静态存储区由操作系统管理，堆内存由程序去管理。局部变量定义在栈内存上，全局变量和静态变量定义在静态存储区上，程序中malloc或new的内存定义在堆上，用完后需要free或者delete释放掉。

关于指针，你需要知道的

喜大普奔，终于到指针了
首先你需要知道的就是，指针没什么特殊的，就是一个普通变量，和上面的“int a”没有任何本质上的区别，如果非要说区别，就是对数据的解释上吧，变量a中的数据我们可以解释成年龄，身高等，指针变量的数据必须解释成地址。
其次是指针的组成部分，指针由数据和类型两个部分组成，其中数据就是我们之前说的首地址，类型就是之前说的数据长度。
再次是指针可以计算偏移，也就是指针的加减法。指针加减一个整数，就是以该指针指向的地址为基地址向前后偏移该整数个数个指针类型长度的长度（这里比较拗口，为方便阅读，加上空格断句），偏移经常在数组中使用。
最后，不管什么类型的指针，其变量本身的长度永远等于地址总线的位数除以8。为什么除以8？因为地址总线位数的单位是位，而数据类型的长度的单位是字节，一个字节等于8位。
OK，如果你懂得了内存管理，那么关于指针，你只需要知道这么多就够了。至于编程语言中的各种蛋疼的指针语法，那就是一个熟练度的问题，网上有好多总结的文章，这里就不多说了。

举个栗子

看上面内存逻辑的那张图，在那张图中，画了一个范围从0到6的7个字节的内存空间。我们假设该内存被插入一台16位CPU的计算机中，而16位的地址总线，一次能读取2个字节，所以其指针变量的长度是2个字节。同时，我们定义该平台的int类型的长度也是2个字节。
当我们在代码中写下第一句“int a;”时，操作系统为其分配了一块长度为两个字节的内存，假设就是0x01和0x02这两块内存。由于我们没有对a进行任何赋值操作，所以a中的数据是不确定的，是一个随机值。
接下来我们又写了一句“int *p = &a;”，这句话是什么意思呢？首先定义一个变量，名字是p，类型是个int指针，然后用变量a的地址为其赋值。那么执行完这句内存中有什么变化呢？首先操作系统会分配一个指针长度的内存，本例中是2个字节，然后读取变量a的地址，再将这个地址写入到变量p中，也就是是途中的0x03和0x04两块内存中存放一个值为0x01的数据。
如果程序执行一句“int b = *p;”又是什么情况呢？*p就是从指针p中读取数据，怎么读呢？前面在内存数据读写小节中说过，从内存中读取数据需要知道首地址和数据长度。变量p的首地址和数据长度是由操作系统维护的，操作系统知道p的首地址，类型是个int型的指针，那么就会从变量p中读取p的值，并将该值解释为是一个存储int型数据的变量的地址，然后根据指针的类型确定数据的长度。
最后是定义了一个二级指针，二级指针和一级指针同样是没有任何区别的，同样的分配内存，同样的将变量p的地址数据写到内存，同理，可以上推到三级指针，四级指针。在你机器允许的情况下，而你又闲的蛋疼，可以搞出来100级指针，10000级指针，只要你愿意，多少级都可以，和一级指针没有任何区别，只不过没什么实际的应用意义而已。

使用指针时需要注意的

使用指针，一定要尽量去避免三个问题：野指针、数组越界和内存泄露

野指针

野指针通常会由于两种情况产生，第一是指针只定义但没有初始化，第二是一块堆内存释放掉之后指针没有置0。

初始化导致的

前面说过，指针就是一个普通变量，没有任何特殊的。而一个变量在定义的时候会被分配内存，但内存中的数据却是随机的。这个特性对于非指针变量来说，大不了就是读个错误数据，至少不会造成程序运行的问题。但如果对于指针变量来说，就很可能会影响程序运行，因为指针变量中的数据都是地址，而一个未初始化的指针变量就是指向一个随机的地址，这个地址可以是内存中的任何位置，这个时候读写该指针就会向一个未知的内存位置读写数据，很容易导致程序运行错误。解决办法很简单，就是在定义的时候就进行初始化。

堆内存释放导致的

使用malloc或者new申请一块内存，会返回一个该块内存的首地址。此时操作系统会记录该块内存已经被使用，再次进行内存分配时就不会再使用这块内存了。
随着程序的运行，我们已经使用完该块内存需要使用free或delete释放掉。这个时候操作系统会将该块内存标记为未使用，再次进行内存分配时可以再次使用该块内存。
但是，操作系统只是释放掉了该块内存，但程序中标记该块内存的指针还是指向该块内存的。如果该块内存再次被分配，已经和程序中的指针没有任何关系了，但该指针还是指向这块内存，一旦对该内存进行读写，同样会产生错误。解决办法就是在释放掉内存之后，紧接着就将指针指向0地址。

数组越界

虽然说是数组，其实对于任何类型的内存都是适用的，就是读写数据的时候，不要超过数据的长度。比如有两个变量char a和int b，我们可以这样玩“char *p = &b”，但不能这样玩“int *p = &a”。因为char长度小于int长度，第一种是四个字节的长度，但我只读写第一个字节，没有越界行为，所以可以。第二种是一个字节长度，但我却按四个字节读写，我读写的长度超过了数据本身的长度，这明显是错误的，这就是数组越界。
这里顺便提一个我以前在程序里玩的一个骚操作，首先定义一个整型变量“int i;”，后来这个整型变量用完了，我还需要两个char型的变量，我没有再次定义两个字符类型“char c1, c2;”，而的定义了两个char型的指针“char *c1 = &i, *c2 = c1 + 2;”，这样我通过两个char指针将一个int拆分成四个char，并使用了其中的第一个和第三个，第二个和第四个没有用。
所以这就是我为什么没有介绍具体的指针语法，当你理解了本质，可以自行创造各种骚操作。

内存泄露

前面野指针提过一些堆内存的事，如果堆内存释放掉但没有将指针置0就会产生野指针。那如果我在内存释放之前就将指针指向其他内存呢？或者，在堆内存释放之前，指针变量的生命周期结束了，指针变量被操作系统自动释放掉（注意：是指针变量被自动释放，不是指针变量指向的堆内存被自动释放掉，这里强调一下，方便理解指针变量和指向内存的关系）呢？那么很遗憾，除非你还有其他的指针指向该块内存，否则你就永远失去了她。而一旦失去她，你就不知道该内存的首地址，不知道首地址就无法释放，不释放操作系统就会认为该内存正在被使用，也就是该块内存再也无法被使用了，这就是内存泄露。如果泄露的内存很多，超过了系统本身的内存，轻则程序挂掉，重则系统重启。
内存泄露一直是C程序的一个老大难问题，很难完全避免，所以我觉得Java等语言抛弃指针更多的可能是因为内存泄露问题吧，关于内存泄露的话题可以延伸很广，这里就不多说了，就是简单介绍一下什么是内存泄露。

最后

至此，关于指针本质的东西介绍的差不多了，简单总结成一句话：指针就是内存首地址和数据长度。具体语法上的东西网上有很多总结文章，这里就不多说了。

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