从零开始的指针探索之旅1（C语言）
1、内存和地址
在正式进入指针之前我们有必要先简单了解一下内存和地址
1.1.内存
在讲内存和地址之前，我们想有个⽣活中的案例：
假设有⼀栋宿舍楼，把你放在楼⾥，楼上有100个房间，但是房间没有编号，你的⼀个朋友来找你玩， 如果想找到你，就得挨个房⼦去找，这样效率很低，但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况，给 每个房间编上号，如：1 2 3 ⼀楼： 101 ， 102 ， 103...
⼆楼： 201 ， 202 ， 203...
这样，有了房间号，如果你的朋友得到了房间号，就可以通过房间号快速找到你。
我们可以把上面的例子对照到计算机中
如果把上⾯的例⼦对照到计算机中，⼜是怎么样呢？ 我们知道计算机上CPU（中央处理器）在处理数据的时候，需要的数据是在内存中读取的，处理后的 数据也会放回内存中，那我们买电脑的时候，电脑上内存是8GB/16GB/32GB等，那这些内存空间如 何⾼效的管理呢？ 其实也是把内存划分为⼀个个的内存单元，每个内存单元的⼤⼩取1个字节。 计算机中常⻅的单位（补充）：一个比特（bit）位可以储存一个2进制的位1或者0
1 bit - 比特位 1Byte = 8bit
2 byte - 字节 1KB = 1024Byte
3 KB 1MB = 1024KB
4 MB 1GB = 1024MB
5 GB 1TB = 1024GB
6 TB 1PB = 1024TB
其中，每个内存单元，相当于⼀个学⽣宿舍，⼀ 个字节空间⾥⾯能放8个⽐特位，就好⽐同学们住 的⼋⼈间，每个⼈是⼀个⽐特位。 每个内存单元也都有⼀个编号（这个编号就相当 于宿舍房间的⻔牌号），有了这个内存单元的编 号，CPU就可以快速找到⼀个内存空间。
生活中我们把门牌号也叫地址，在计算机中我们把内存单元也称为地址。C语言给地址取了新名字叫指针。所以我们可以理解为：内存单元的编号==地址==指针。
1.2接下来我们理解一下编址
CPU访问内存中的某个字节空间，必须知道这个 字节空间在内存的什么位置，⽽因为内存中字节 很多，所以需要给内存进⾏编址(就如同宿舍很 多，需要给宿舍编号⼀样)。
计算机中的编址，并不是把每个字节的地址记录 下来，⽽是通过硬件设计完成的。
钢琴、吉他上⾯没有写上“剁、来、咪、发、 唆、拉、西”这样的信息，但演奏者照样能够准 确找到每⼀个琴弦的每⼀个位置，这是为何？因 为制造商已经在乐器硬件层⾯上设计好了，并且 所有的演奏者都知道。本质是⼀种约定出来的共识。
⾸先，必须理解，计算机内是有很多的硬件单 元，⽽硬件单元是要互相协同⼯作的。所谓的协 同，⾄少相互之间要能够进⾏数据传递。 但是硬件与硬件之间是互相独⽴的，那么如何通 信呢？答案很简单，⽤"线"连起来。 ⽽CPU和内存之间也是有⼤量的数据交互的，所以，两者必须也⽤线连起来。 不过，我们今天关⼼⼀组线，叫做地址总线。
硬件编址也是如此 我们可以简单理解，32位机器有32根地址总线， 每根线只有两态，表⽰0,1【电脉冲有⽆】，那么 ⼀根线，就能表⽰2种含义，2根线就能表⽰4种含 义，依次类推。32根地址线，就能表⽰2^32种含 义，每⼀种含义都代表⼀个地址。 地址信息被下达给内存，在内存上，就可以找到 该地址对应的数据，将数据在通过数据总线传⼊ CPU内寄存器。
我们在vs中看见的x86就是32位，x64就是64位。
2. 指针变量和地址
2.1 取地址操作符（&）
理解了内存和地址的关系，我们再回到C语言，在C语言创建变量的过程中就是在向内存申请空间，比如：
上图是在x86环境下运行时创建变量a时向内存申请空间。
⽐如，上述的代码就是创建了整型变量a，内存中 申请4个字节，⽤于存放整数10，其中每个字节都 有地址，上图中4个字节的地址分别是：
0x0061FCFC
0x0061FCFD
0x0061FCFE
0x0061FCFF
那我们如何能得到a的地址呢？（每一次代码重新运行都会重新分配内存）
这⾥就得学习⼀个操作符(&)-取地址操作符
虽然整型变量占⽤4个字节，我们只要知道了第⼀个字节地址，顺藤摸⽠访问到4个字节的数据也是可⾏的。
2.2指针变量和解引用操作符
2.2.1 指针变量
那我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是⼀个数值，⽐如：0x0133F790，这个数值有时候也是需要 存储起来，⽅便后期再使⽤的，那我们把这样的地址值存放在哪⾥呢？答案是：指针变量中。比如：
指针变量也是⼀种变量，这种变量就是⽤来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解为地址。
2.2.2 如何拆解指针类型
我们看到pa的类型是 1 2 int* ，我们该如何理解指针的类型呢？
int a = 10;
int * pa = &a;
这⾥pa左边写的是int* ， * 是在说明pa是指针变量，⽽前⾯的 int 是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。
同理，假如有一个char类型的变量ch,ch的地址存放在char* pch中:
pch=&ch;
2.2.3 解引⽤操作符
我们将地址保存起来，未来是要使⽤的，那怎么使⽤呢？ 在现实⽣活中，我们使⽤地址要找到⼀个房间，在房间⾥可以拿去或者存放物品。 C语⾔中其实也是⼀样的，我们只要拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针） 指向的对象，这⾥必须学习⼀个操作符叫解引⽤操作符(*)。
上⾯代码中第11⾏就使⽤了解引⽤操作符， *pa 的意思就是通过pa中存放的地址，找到指向的空间， *pa其实就是a变量了；所以*pa=0，这个操作符是把a改成了0. 有人肯定在想，这⾥如果⽬的就是把a改成0的话，写成 a = 0; 不就完了，为啥⾮要使⽤指针呢？ 其实这⾥是把a的修改交给了pa来操作，这样对a的修改，就多了⼀种的途径，写代码就会更加灵活， 后期慢慢就能理解了。
2.3 指针变量的⼤⼩
前⾯的内容我们了解到，32位机器假设有32根地址总线，每根地址线出来的电信号转换成数字信号后 是1或者0，那我们把32根地址线产⽣的2进制序列当做⼀个地址，那么⼀个地址就是32个bit位，需要4 个字节才能存储。 如果指针变量是⽤来存放地址的，那么指针变的⼤⼩就得是4个字节的空间才可以。 同理64位机器，假设有64根地址线，⼀个地址就是64个⼆进制位组成的⼆进制序列，存储起来就需要 8个字节的空间，指针变量的⼤⼩就是8个字节。
以上是分别在64位和32位时指针变量的大小，由此我们可以得到以下结论：
• 32位平台下地址是32个bit位，指针变量⼤⼩是4个字节。
• 64位平台下地址是64个bit位，指针变量⼤⼩是8个字节 。
• 注意指针变量的⼤⼩和类型是⽆关的，只要指针类型的变量，在相同的平台下，⼤⼩都是相同的。
3. 指针变量类型的意义
指针变量的⼤⼩和类型⽆关，只要是指针变量，在同⼀个平台下，⼤⼩都是⼀样的，为什么还要有各 种各样的指针类型呢？
3.1 指针的解引⽤
观察下⾯2段代码，主要在调试时观察内存的变化。
代码1：
代码2：
调试我们可以看到，代码1会将n的4个字节全部改为0，但是代码2只是将n的第⼀个字节改为0。 结论：指针的类型决定了，对指针解引⽤的时候有多⼤的权限（⼀次能操作⼏个字节）。 ⽐如： char* 的指针解引⽤就只能访问⼀个字节，⽽ int* 的指针的解引⽤就能访问四个字节。
3.2 指针+-整数
先看⼀段代码，调试观察地址的变化。
我们可以看出， char* 类型的指针变量+1跳过1个字节， int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。 这就是指针变量的类型差异带来的变化。指针+1，其实跳过1个指针指向的元素。指针可以+1，那也可 以-1。 结论：指针的类型决定了指针向前或者向后⾛⼀步有多⼤（距离）。
3.3 void* 指针
在指针类型中有⼀种特殊的类型是 void * 类型的，可以理解为⽆具体类型的指针（或者叫泛型指 针），这种类型的指针可以⽤来接受任意类型地址。但是也有局限性， ⾏指针的+-整数和解引⽤的运算。
在上⾯的代码中，将⼀个int类型的变量的地址赋值给⼀个char*类型的指针变量。编译器给出了⼀个警 告（如下图），是因为类型不兼容。⽽使⽤void*类型就不会有这样的问题。
使⽤void*类型的指针接收地址：
这⾥我们可以看到， void* 类型的指针可以接收不同类型的地址，但是⽆法直接进⾏指针运算。 那么 v oid* 类型的指针到底有什么⽤呢？ ⼀般 void* 类型的指针是使⽤在函数参数的部分，⽤来接收不同类型数据的地址，这样的设计可以 实现泛型编程的效果。使得⼀个函数来处理多种类型的数据，在后面我们会讲解。
本次我们完成了对指针的初步认识，此文作为个人学习记录。