C语言-5月23日-指针（一）

在了解指针之前，有一个必须要先了解的名词——内存

内存，在程序中的名字是（DRAM），这个东西是组成计算机的重要部件之一，没有内存，装载在磁盘中的应用软件和种种资料将无法在计算机中执行并显示，所以可以理解为内存就是外存（硬盘）和CPU之间沟通的桥梁。计算机中所有应用软件包括操作系统都是在内存中运行的，他们存储在磁盘里，但却要通过内存这个桥梁使他们能够从外存中进入计算机并执行。为了能让计算机更好的利用内存，就把内存以8位二进制（bit）划分为存储单元（也就是每一个字节）。那么为了能够方便的访问到内存的每一个单元，随即就对内存进行了编号操作，这些编号就被称为是内存的地址了。

在现有的计算机系统中，有x86架构的操作系统，也就是32位操作系统；还有x64架构的操作系统，也就是64位系统。

所谓的32位系统，可以简单的理解为，32位操作系统有32个地址线，每个地址线只能是0和1，那么如果要访问32位操作系统，就将会形成32个二进制位。所以使用32位操作系统对存储单元进行编号的时候就会有：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0002

......

依此类推，最后一个存储单元的编号地址就是：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

我们都知道 1byte（字节）就是8位，所以存储32个二进制位共需要4个字节，所以编号地址范围就是1～2^32也就是4GB。

同样，64位操作系统，就需要64个二进制位来对地址进行编号，跟上述相似，存储64个二进制共需要8个字节。地址范围就是1～2^64，理论上是有16777216个T的编址范围的，实际上是达不到的，例如Windows 10它就只有128个G的编址范围。

需要注意的是：

内存地址这个东西在计算机中是没有大小之说的，它只有高低之分，我在这里指的不是电脑硬件里面的内存条能容纳数据的多少，不是说新买的笔记本电脑内存是8G还是16G，而是说计算机给内存存储单元编号，在比较编号（地址）时的内存。例如在x86体系下的操作系统的低地址（0x代表十六进制）0x00000000和高地址0xffffffff，我们不能说后者大于前者，正确的方式应该是后者高于前者。

在这里我定义一个整型值x，和字符x，分别输出他们内存的地址：

#include<stdio.h>
int main()
{int x = 10;//定义整型值achar zd = 'x';//定义字符aprintf("%p %d\n",&x,sizeof(&x));//分别输出整型值a在内存中的地址和所占的字节数printf("%p %d\n",&zd,sizeof(&zd));return 0;
}

如图所示为输出结果：

可见整型值x和字符x均以十六进制输出，一个十六进制位相当于8个二进制位，所以所占字节数为8，由于我是MacOS系统，无法在vscode中手动切换x86和x64架构，但通过输出结果，可以判断，我的电脑是x64架构的。如果此时我的电脑是x86架构（32位操作系统），那么整型值x和字符x都将以4字节的方式进行输出。

指针的指向问题：

当我定义两个指针变量时，我们观察结果：

#include<stdio.h>
int main()
{int x = 10;char zd = 'x';int* ip;//指针变量存储地址的变量，存放整形变量的地址，必须要定义整形变量指针char* cp;//同理，存放字符变量的地址，必须要定义字符变量指针ip = &x;cp = &zd;printf("ip -> %p &a -> %p \n",ip,&x);printf("cp -> %p &cp -> %p \n",cp,&zd);return 0;
}

如图为输出结果：

输出完成

可以看到ip所存放的东西和&a所存放的东西是一样的，cp和&zd也是一样的。

所以我们可以得出结论：指针变量只存放地址的变量。

那么如何知道它占用了多少个字节？我们添加语句再来看看：

#include<stdio.h>
int main()
{int x = 10;char zd = 'x';int* ip;//指针变量存储地址的变量，存放整形变量的地址，必须要定义整形变量指针char* cp;//同理，存放字符变量的地址，必须要定义字符变量指针ip = &x;cp = &zd;printf("ip -> %p &a -> %p \n",ip,&x);printf("cp -> %p &zd -> %p \n",cp,&zd);printf("%d \n",sizeof(ip));printf("%d \n",sizeof(cp));return 0;
}

如图所示为输出结果：

输出完成

可见，在64位系统中，指针的大小就是8字节。

*的理解：

在C语言中，*可作为取值运算符，例如:

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 10;int b = 10;int result = a * b;printf("result = %d\n",result);return 0;
}

当*存在于类型和变量名之间时，此时*是一个声明，声明我们定义了一个指针变量：

int* p;//声明
p = &a;
*p;//取址

此处，int* p;语句声明p是一个整型类型的指针变量，所以它才能存放整形变量的地址。

对指针进行操作的时候，一定要区分清楚指针自身的值和指针所指向之物的值：

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 10;int b = 20;int *ap = &a;int *bp = &b;if(*ap > *bp)//*ap和*bp分别代表的是a和b本身{return -1;}if(ap == bp)//此时ap和bp分别代表的是他们所存放的地址{return -3;}return 0;
}

总结：指针有两个值，谈论指针时，一定要明确指针自身的值，才能明确指针所指之物的值。

外补知识点：小端存储和大端存储

计算机在存储数据时，总是把高位数存放在低地址，把低位数存放在高地址。