指针---C语言的灵魂

　　很多朋友在初学C语言的时候，难免都会在指针这块停留许久，包括我本人。久久不能释怀，对其爱恨交织。静下心来，想总结一下自己在学指针的时候的一点心得，也是第一次写博客，激动万分，希望朋友们能多多指正、多多批评！

　　首先呢，针对指针，给初学指针的朋友一个最感性的认识：所谓指针，指的是，一个量，是一个储存的内容是地址的一个量，这个概念包含两个点：

　　一、指针是个量，对应着一块内存区域；

　　二、指针存储的信息是某个内存单元的地址。

 

　　如上图所示，为了存储32位的地址数据，指针占据了4个字节，每个字节8个二进制位，该指针中存储的是某个类型在内存的地址数据，此处以double类型为例，double类型的数据占据8个内存字节，将其首字节的地址存储在指针中，这样，通过指针可以访问该double数据。这类似于现实生活中的地址和名片，习惯于把地址印在名片上，这里名片的作用和指针相同，存储的都是地址数据。

 　　很明显， 在引入指针的时候，多次提到了内存，那么很自然地，接下来先简单说一下内存的一些概念！

　　关于内存

　　大家都知道，内存是平时接触较多的一个概念，从硬件上说，内存是一个物理设备，从功能上讲，内存是一个数据仓库，程序在执行前都要装载到内存中才能被*处理器（CPU）执行。

　　1、计算机中的内存

　　以Windows系统为例，执行安装在硬盘上的某个程序，实际上是将该程序的指令和数据读入内存，供CPU执行的过程。内存是由按顺序编号的一系列存储单元组成的，在内存中，每个存储单元都是唯一的地址，通过地址可以方便地在内存单元中存取信息。内存中的数据要靠电源维持，当计算机关机或者意外断电时，其中的所有数据就永远消失了。

　　2、内存地址

　　内存地址的引入是同样的道理，为了正确访问每个内存单元，要对其进行编址，以32位计算机为例，其地址空间为32位，采用32为地址编码，诸如0X87654321的形式。内存地址是连续的，相邻内存单元空间的地址差1，可以把内存看成一个平坦连续的一维空间。

　　3、内存中保存的内容

　　在计算机中，以二进制数据的形式存放的，每个内存单元的容量是1B，即8bit。内存是CPU唯一可以直接访问的大容量设备，使用Windows的朋友都清楚，双击某个可执行的程序，CPU会执行它，这实际上是复杂的内存载入过程：

　　　　① 程序所要进行操作的对应代码装载到代码区

　　　　② 全局和静态数据等装载到数据区

　　　　③ 开辟堆栈、供临时变量等使用

　　 4、内存与操作系统

　　 程序在运行前，需要向操作系统申请存储空间，在内存空间足够空闲的时候，操作系统将分配一段内存空间并将外存中软件拷贝一份到内存中，并启动软件运行，在运行期间，该软件分配的空间不再分配给其他软件，当软件运行结束后，将回收该软件内存空间（但并不清楚遗留数据，Java局部变量必须初始化，原因就在此，防止被之前的遗留数据影响）

　　扯了这么多内存的内容，只是为了让初学的朋友有点感觉，也是为学习指针打一剂预防针！

　　关于指针

　　指针就是地址，地址就是指针。

　　指针变量是存放内存单元地址的变量

　　指针的本质是一个操作受限 的非负整数

 　　下面从两个方面来浅谈一下指针的问题：

　　1、基本类型的指针

　　　　指针的定义：类型 * 指针变量名；

　　　　比如int * p; double * q;

 1 include<stdio.h>
 2 int main() {
 3     int *p;
 4     int i = 10;
 5     int j;
 6     // j = *p;
 7     // p = &i;
 8     // *p = i   < ->   i = i
 9     // j = *p;
10     // char ch = 'a';
11     // p = &ch   /*类型不一致 错*/
12     // printf("i = %d,j = %d,*p = %d",i,j,*p);// 10 10 10
13     return 0;
14 }

 在上面的代码3~5行定义了三个变量（如下图），分别是：int *形的变量p、int形的变量i、int形变量j。需要清楚的是在第三行中，p是变量名字，int * 表示该变量只能存储int类型变量的地址。

 

　　如果在指针变量声明之初确实不知道将此指针指向何处，最简单的方式是将其置为“0”，C语言中提供了关键字NULL: int * pInt = NULL;

 如果放开第6行注释。会出现什么结果呢，势必会报错！因为*p保存的是地址，但这句话上面的代码中并没有给p赋值。p不知道哪个单元的，p指向的是一个不确定单元，垃圾数据！如果放开第9行就不会有这种结果了，因为在第7行对p进行了赋值，p变量保存了i的地址了！

 在第七行中，有三句话：

　　　　　　① p保存了i的地址值，p指向了i。

　　　　　　② 但并不说明p等于i或者说i等于p。修改i的值并不影响p的值，修改p的值也不影响i的值。

　　　　　　③ i能代表什么，*p就能代表什么。（如第8行）

再看第10~11行，这个赋值对吗？定义一个char类型字符，将他的地址保存在整形指针p中，毫无疑问，这也是错的，前面已经说了，int * 表示该变量只能存储int类型变量的地址。

接下来再看指针在函数中的作用：

 1 #include<stdio.h>
 2 
 3 void f(int i)
 4 {
 5     i = 100;
 6 }
 7 
 8 int main(void)
 9 {
10     int i = 5;
11     f(i);
12     printf("%d\n",i);
13     return 0;
14 }

 1 #include<stdio.h>
 2 void f(int * p) // 不是定义一个名字叫*p的形参，而是定义了一个p的形参，它的类型是int 
 3 {
 4     *p = 100;
 5 }
 6 
 7 int main(void)
 8 {
 9     int i = 5;
10     f(&i);
11     printf("%d\n",i);
12     return 0;
13 }

View Code

 在第一个代码中，如果想通过函数改变i的值，能成功吗？很明显是不行的，i是局部变量，i输出的最终值将仍是5。

 那么如何根据被调函数改变主调函数的值呢，第二段代码就实现了这个问题，通过使用”*指针”的形式，可以直接访问指针所指向的内存空间。换言之，因为通过参数传递，p保存了i的地址，那么*p 就等价于i，同时可以通过间接引用“*p = 100;”可以改写指针指向的区域！注意在第二段代码中的第二行，形参为 int * p ,不是定义一个名字叫*p的形参，而是定义了一个名字为p的形参，它的类型是int *!

 2、指针与数组的关系

　　首先要明白，数组名就是一个指针，并且指向数组的首地址！数组元素的地址是连续的。

　　数组名的含义：

　　　　① 是一个指针变量

　　　　② 存放的是一维数组第一个元素的地址

　　　　③ 值不能改变

　　　　④ 指向第一个元素

　　下标和指针的关系：

　　　　a[i] = *(a+i)

 1 #include<stdio.h>
 2 void printArray(int * p,int len) {
 3     p[2] = -3;
 4     /* p[0] = *p      p[2] == *(p+2) == *(a+2) == a[2]
 5          p[i]就是主函数的a[i]
 6     */
 7     int i = 0;
 8     for(i = 0; i<len; ++i) {
 9         printf("%d\n",p[i]);
10     }
11 }
12 int main(void)
13 {    
14     int arr[5] = {1,2,3,4,5};
15     printArray(arr,5);
16         return 0 ;
17 }

　　有了上面的理论再看这段代码，就不难理解，p[0] = * p；的含义了，因为数组名是一个指针，指向数组第一个元素的地址，所以数组的第一个元素p[0]就等同于*p了！

　　因为"a[i] = *(a+i)",可以知道p[2] == *(p+2)，因为p指向第一个元素，那么p+2就自然指向第三个元素了，所以p[2] = 3是给数组的第三个元素赋值，这事没问题的！但注意*(p+2)不等同于*p+2，后者是在*p指向的元素上，给这个元素的值加上2，前者并非如此，而是给他的地址“+2”。

 

　　今天就先到这里，指针的内容多多，日后还应继续总结，继续和大家讨论！

　　初次写博，纰漏多多！望朋友们不吝赐教！