C指针2：指针变量

前面已经介绍过数据在内存中的地址称为指针。

C语言中允许用一个变量来存放指针，如果一个变量存储的是一份数据的指针，那么这个变量称为指针变量。即指针变量的值是有一份数据的地址，这样的一份数据可以是数组、字符串、函数，也可以是另外的一个普通变量或指针变量。

举个例子：

有一个指针变量P，它的值是地址为0X01A。我们还有一个char类型的变量c,他存储的是“k”。即char c ="k"；但是我们输出char类型的c所占用的地址为0X01A。

此时可以说P指向c。

定义指针变量：

(1)知道了普通变量的定义规则，那么指针变量的定义就是在变量名前加*号即可，格式为：

datatype *name;//*表示这是一个指针变量，datatype表示该指针变量所指向的数据的类型。
//例如：
int *p1;//此时的p1是一个指向int类型数据的指针变量，至于p1究竟指向哪一份数据，应该由赋予它的值决定。
//形式如下
datatype *name=value;
//例如：
int a=10;
int *p_a=&a;//在定义指针变量p_a的同时对它进行初始化，并将变量a的地址赋予它，此时p_a就指向了a；此处p_a需要的是一个地址（注意是p_a需要的是一个地址，而不是*p_a），所以a前边必须要加取地址符，否则是不对的。

（2）同普通变量一样，指针变量也可以被多次写入，只要你想修改指针变量的值，随时都能够改变指针变量的值。举例如下：

//定义普通变量
float a=65.9,b=5.3;
char c='a',d='2';
//定义指针变量
float *p1=&a;//p1的类型是float*不是float//p1需要的是地址；//此处看见*号这个特殊的符号，表明定义的这个变量是指针变量，定义指针变量p1时必须带*号。下边对p1进行赋值时，见下。
char *p2=&c;//p2的类型是char*//p2需要的是地址；
//修改指针变量的值
p1=&b;//对p1进行赋值时，因为已经知道了p1是一个指针变量，所以就没必要再多此一举的带上*号，后边可以像使用普通变量一样来使用指针变量。
p2=&d;//即定义指针变量时必须带*号，给指针变量赋值时不能带*号。

p1,p2指向关系如下图：假设变量a,b,c,d的地址分别为0X1000、0X1004、0X2000、0X2004

（3）通过指针变量取得数据，（PS：看清楚获得的是数据数据数据）格式如下：

//指针变量存储了数据的地址，通过指针变量能够获取地址上的数据，格式如下：
*pointer//此处的*号为指针运算符，用来取得某个地址上得数据。

下面举一个例子看一下输出结果就知道了：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
	int a = 15;
	int *p = &a;//p指向a后，p本身的值就会变成a的地址。
	cout << a <<","<<p <<","<<*p << endl;//p是地址，*p是15，在指针变量前边加*表示获取指针指向的数据，或者说表示的是指针指向的数据本身。（此处就是说明了使用指针变量时的*与定义指针变量时的*号意义完全不同）
	printf("%d, %d,%#X\n", a, *p, p);  //两种方式都可以输出a的值，*p与a等价。
	return 0;
}

由前一节的介绍我们知道，CPU 读写数据必须要知道数据在内存中的地址，普通变量和指针变量都是地址的助记符，由上边我们可以看出*p和a输出的结果是一样的，但是他们的运行过程不一样，a只需要一次运算就能够取得数据，而 *p 要经过两次运算，多了一层“间接”。

假设变量 a、p 的地址分别为 0X1000、0XF0A0，它们的指向关系如下图所示：

程序被编译和链接后，a、p 被替换成相应的地址。使用 *p 的话，要先通过地址 0XF0A0 取得变量 p 本身的值，这个值是变量 a 的地址，然后再通过这个值取得变量 a 的数据，前后共有两次运算；而使用 a 的话，可以通过地址 0X1000 直接取得它的数据，只需要一步运算。

也就是说，使用指针是间接获取数据，使用变量名是直接获取数据，前者比后者的代价要高。

（4）通过指针修改内存上的数据

#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int a = 1, b = 17, c = 2;
	int *p = &a;  //定义指针变量,（1）此时*p代表的是a中的数据，即*p=a;
	*p = b;  //通过指针变量修改内存上的数据//（2）将另一份数据赋值给他
	c = *p;  //通过指针变量获取内存上的数据//（3）再将它赋值给另外一个变量
	cout << a <<" , "<< b <<" , "<< c <<" , " <<*p << endl;
	printf("%d, %d, %d, %d\n", a, b, c, *p);
	return 0;
}

结果如下：

使用指针交换值的例子：

#include <stdio.h>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
	int a = 10, b = 99, temp;//临时变量temp
	int *pa = &a, *pb = &b;
	cout << a << " , " << b << endl;
	printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
	/*****开始交换*****/
	temp = *pa; //*pa=a=10 //将a的值先保存起来//因为下一个语句中a的值会被b的值覆盖
	cout << a << " , " << b << ","<<temp<<endl;
	*pa = *pb;  //将b的值交给a//a的值会被b的值覆盖
	*pb = temp;  //再将保存起来的a的值交给b
				 /*****结束交换*****/
	printf("a=%d, b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

结果如下：

总结：

假设有一个 int 类型的变量 a，pa 是指向它的指针，那么*&a和&*pa分别是什么意思呢？

*&a可以理解为*(&a)，&a表示取变量 a 的地址（等价于 pa），*(&a)表示取这个地址上的数据（等价于 *pa），绕来绕去，又回到了原点，*&a仍然等价于 a（是一个int型的数据）。

&*pa可以理解为&(*pa)，*pa表示取得 pa 指向的数据（等价于 a），&(*pa)表示数据的地址（等价于 &a），所以&*pa等价于 pa（是一个地址）。

ps：星号*主要有三种用途：

• 表示乘法，例如int a = 1, b = 2, c;  c = a * b;，这是最容易理解的。
• 表示定义一个指针变量，以和普通变量区分开，例如int a = 10;  int *p = &a;。
• 表示获取指针指向的数据，是一种间接操作，例如int a1, b1, *p = &a1;  *p = 100;  b1 = *p;。