c语言指针_C语言—

学习阶段：高中信竞、大学编程。

前置知识：二进制与十六进制，C语言基础，数组。

指针初学可能比较难理解，我这篇文章尽量用通俗易懂的方式来讲解。

1. 指针概述

为什么有指针这个东西？因为指针很贴近计算机内部的实际工作原理，与内存实际的寻址方式类似。C语言可以说是高级语言中最贴近机器的语言，而像Python、JavaScript这种更亲和于人类的语言与机器的关系则比较远了，甚至它们本身可能还是用C语言写出来的呢。

指针可以形象地比喻为在内存中定位的导航员。内存那么大，怎么知道我需要的东西存在哪里呢？可以让指针来记录与导航。我们先来了解一下内存。

2. 预备知识

2.1 内存

研究过组装机、电脑配件的话，一定知道内存条这个东西。现在这个时代，一台家用电脑的内存一般是2GB、4GB、8GB、16GB、32GB、64GB等等。

把CPU比作干活的人，则内存就相当于工作台。CPU在跑的程序以及很多相关数据都存在内存内，这就相当于人在干活时要把相关资料放在工作台上使用。

内存可以看成是一个巨大的数组，我这里记为

memory[0..n]

memory的每一个单元存1B=8bit，memory[0]就是内存的第一个单元。这个中括号里面的数，即数组下标，被称为内存地址，简称为地址。我确定了一个地址，也就相当于确定了内存中的一个单元。

通常，我们说的32位机器，意思就是地址是32bit的，最大支持的内存是

memory[0x00000000..0xFFFFFFFF]

最小地址是0，最大地址是0xFFFFFFFF=2^32-1，最大支持

也就是说32位机器理论上最大支持4GB的内存，这就是它逐渐被淘汰的原因。

而64位机器理论上最大支持的内存是

这个量级远大于目前的需求，因此128位机器在相当长的时间内不会出现。

2.2 变量与数据类型

C语言有很多数据类型，不同的数据类型在内存中的占用空间和存储格式也不一样。不同数据类型的存储格式比较复杂，这里不详述。我只谈谈不同的占用空间。

一个变量在内存中占用都是连续空间，记T类型的变量在内存中占用sizeof(T)字节的空间。当我声明一个T类型的变量a时，内存会寻找连续且可用的sizeof(T)个单元，把它们分配给变量a，比如说是memory[100..103]这4B的空间。此后我对变量a进行读写，也就相当于对memory[100..103]这4B的空间进行读写。

某些数据类型的占用空间：short短整形占用2B，int整形占用4B；float浮点形占用4B，double双浮点型占用8B；char字符型占用1B.

3. 指针

指针是一种特殊的数据类型，指针类型的变量应存储的是内存地址。在32位机器上，任何一个内存地址都是32bit=4B，故任何一个指针型变量都占用4B.

现在问题来了，指针指向内存中的一个单元，我怎么知道这个单元里面存的是什么东西，是什么类型的数据？因此，在声明指针变量的时候，也要声明这个指针指向数据的类型，比如int型指针、char型指针等。

3.1 指针的声明

在语法上，声明指针类型使用*符号，例如

int *a, b, *c; //a和c是指针，b不是指针
char *ch;

这两句代码声明了int*型的变量a与c、int型变量b以及char*型变量ch. 根据语法，我们习惯上称T型指针为T*型，含义就是T*型变量是指针，其所指的相关内存单元存的是T型数据。（注意，这里的b变量不是指针，仅仅为普通的int整形。）

3.2 指针的使用

指针有很多种使用方式，包括动态申请内存、函数地址传参等等。我这里仅介绍最简单的使用方式。我提供一份例程，可直接从例程中学习指针的声明与使用。

例程：

int x=1, y=2; //声明x与y并赋初值
int *p=&x; //声明p且p指向x
*p=11; //p修改x
p=&y; //p指向y
*p=12; //p修改y
printf("x=%d, y=%d", x, y); //打印x与y

第一行，在内存中申请连续的4B区域存入int型数据1，记为变量x；再在内存中申请连续的4B区域存入int型数据2，记为变量y. 假设x对应内存区域memory[100..103]，y对应内存区域memory[200..203]. 第一行执行完毕，内存如图1所示：

图1 第一行执行完毕

第二行，在内存中申请连续的4B区域存入int*型地址数据100，记为变量p. 这里&符号是取地址运算符，表示取变量x的首地址，在本例中就是100. 这一行代码是声明指针同时赋初值，相当于以下两行代码：

int *p;
p=&x;

第二行执行完毕，内存如图2所示（100的十六进制是0x64）：

图2 第二行执行完毕

第三行，将p所指的地址起4B空间内存入int型数据11. 这里*是解地址运算符，表示取得指针所指的内存空间。第三行执行完毕，内存如图3所示：

图3 第三行执行完毕

如果第三行改为执行p=(int*)11;，则是先把int型数据11强制转换为int*型数据11，然后赋值给p，如图3.2所示：

图3.2 第三行改为执行p=(int*)11;

此时p所指的内存空间不一定是可用的。因此像这样直接给指针赋值一个常数的情况非常罕见。

第四行，p存y的首地址。第四行执行完毕，内存如图4所示：

图4 第四行执行完毕

第五行，把变量y的值改为12. 第五行执行完毕，内存如图5所示：

图5 第五行执行完毕

第六行，打印x与y的值，打印结果应为：

x=11, y=12

4. 多级指针

指针也可以指向指针，称为多级指针。

例程：

int x=1;
int *p=&x;
int **p2=&p;

这里p2就是一个二级指针，它的类型是int**，它也存了一个地址，但是这个地址是某个int*型变量的地址，在这里是存了int*型变量p的地址。

假设x的首地址是0x10，p的首地址是0x20，那么内存的情况如图6所示：

图6 多级指针示例

三级、四级等等更多级的指针也是存在的，但是几乎不会用到。二级指针一般只在二维数组中会用到，其他情况也很少见。尽量不要使用多级指针，不然真的容易弄晕自己。

5. 答疑

5.1 星号`*`的不同作用

在指针声明、数据类型中，*表示是指针类型；在已声明变量前面的*是解地址运算符，比如说*p就是用p的内容求得其所指的区域；当然，*还有算数乘法等含义。