深入理解C語言指針及占據內存空間

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第一、了解內存空間

本文章文字有點多，會有點枯燥，配合圖文一起看可以緩解枯燥，耐心閱讀哦！！！

先了解內存地址，才更好的理解指針！

我們可以把內存想象為成一列很長很長的貨運火車，有很多大小相同的車廂，而每個車廂正好相當于在內存中表示一個字節。這些車廂裝著不同的貨物，就像我們的內存要存著各式各樣的數據。

多啰嗦一下

我們平時在電腦上能夠聽音樂、看視頻和文章，其實看到的這些東西就是內存中每個“車廂”里面的數據，這些數據最終還是由二進制0/1演變而成。

雖然視頻、文章、音樂等這些信息在我們眼里是不同的，但對于計算機來說它們在內存中都是以二進制的形式來表示。

因為我們要知道去哪存或取數據，所以內存中每個字節都有對應的編號，就像火車上的車廂編號一樣。而這個內存中每個字節的編號就是我們常說的內存地址，是按一個字節接著一個字節的次序進行編址。如下圖所示：

凡事多問幾個為什么？

1. 為什么內存地址都有0x開頭？

0x 開頭代表以十六進制來表示的意思。

2. 為什么我們平時看到內存地址是這樣的呢？如圖：

因為內存容量很大，容量大字節數自然也多了，所以需要更多位來編址內存地址。上圖的（0x00 ...）內存地址這里只是便于理解！

3. 為什么我那么菜呢？

哈哈哈......你心里沒點*數嗎？

關于內存字節

• 1個內存地址只存1個字節 (Byte)；
• 1個字節等于8位二進制，每一位二進制的0或1，叫“比特”(bit)；
• 比特是最小單位，字節是比特的集合，也是一個單位；

內存給數據類型地址分配如下：

• char:占一個字節分配一個地址；
• int: 占四個字節分配四個地址；
• 還有long、float、double等類型，等著你來動手測試。

可以使用sizeof進行驗證：

#include<stdio.h>
int main () {
 printf("sizeof(char)=%u\n",sizeof(char));
 printf("sizeof(int)=%u\n",sizeof(int));
return 0;
}

結果如下：

第二、理解指針

不要把指針想得太復雜，指針的實質就是內存“地址”，可以說指針就是地址，其實指針就是保存地址的變量。

拿普通變量跟指針變量做比較：

char a; // 定義一個變量a，用于保存char類型的數據；
char *b; // 定義一個指針變量b，用于保存一個內存地址，這個內存地址上的數據必須是char類型的。

舉個例子，給指針變量進行賦值：

#include<stdio.h>
int main () {
 char a = 5; // char 類型占一個字節； 
 char *b = &a; // “&”是取變量的地址，取出a在內存中的地址；
 // 賦值給b指針，此時b變量存儲的就是a地址。
 printf("我是a變量的值：%d\n",*b); // *b表示輸出b里面存儲的地址上的數據； 
 // 證明b上存儲的是a的地址；
 printf("我是a的地址：%p\n",&a);
 printf("我是b變量的值：%p\n",b);
return 0;
}

輸出結果為：

我是a變量的值：5
我是a的地址：000000000062FE17
我是b變量的值：000000000062FE17

通過畫圖來理解：

通過指針間接性修改變量的值

char a = 5; 
char *b = &a;
printf("初始值：a=%d,*b=%d\n",a,*b);
*b = 12; // 其實操作的就是變量a本身的值；
printf("修改后：a=%d,*b=%d\n",a,*b);
------------------------------------------
輸出結果為：
初始值：a=5,*b=5
修改后：a=12,*b=12

指針類型的概念

我們知道char類型的數據只占一個字節，有很多類型是需要多個字節來存儲的，像int類型的數據就需要四個字節來存儲（根據平臺不同，長度也有可能不一致）。

對于int類型的指針從當前字節(地址)開始共四個字節(地址)都是屬于該變量的值， 而對于char類型則只表示當前字節(地址)。代碼如下：

int a = 259;
int * p1 = &a;
char * p2 = (char *)&a; // 這里需要強制轉換一下類型
printf("*p1=%d,*p2=%d\n",*p1,*p2);
-----------------------
輸出：*p1=259,*p2=3

通過畫圖來便于理解：

通過上文我們已經對int類型指針有所了解了，*p1的輸出是在我們預算范圍之內的，但是為什么*p2輸出的值是3呢？

重點，敲黑板！！！

因為計算機是使用二進制來表示數字的，上面(259)十進制轉換二進制是 [100000011]，由于一個int類型變量占用四個字節，8位二進制為一個字節，補齊高位的0后，則 [00000000 00000000 00000001 00000011]，每8位二進制(一個字節)換算為十進制，則 [0  0  1  3]。

此時你應該差不多明白*p2為什么輸出的值為3了吧，但是內存地址中有個概念叫"大小端模式"，就會有兩種不同的排序：[0  0  1  3] or [3  1  0  0]。

由于計算機讀取*p2的地址是0x00，所以直接輸出這個地址上的數據，你也可以試著改一下，把259換成258/257等，看看是否正如所說。

驗證它們存儲地址，代碼如下：

int a = 259;
int * p1 = &a;
char * p2 = (char *)&a;
printf("*p1=%d,*p2=%d\n",*p1,*p2);
printf("&a=0x%p\n",&a);
printf("p1=0x%p\n",p1);
printf("p2=0x%p\n",p2);

輸出結果正如我們預想的：

當你看到這里的時候，你只是剛剛認識指針而已，以上是我們俗稱的一級指針，一級指針是比較簡單的，還有二級指針和多級指針，更繞、更難理解，接下來介紹一下二級指針。

在講二級指針前，我們是否有疑問：什么是一級指針？什么是二級指針呢？兩者有什么區別呢？

一級指針存儲變量的地址，通過這個地址"直接獲取"變量的數據。二級指針存儲一級指針的地址，二級指針通過一級指針"間接獲取"獲取變量的數據。多級指針以此類推，個人理解，講的不對歡迎指正。

再堅持一下，精彩在"下面"！！！[/滑稽]

二級指針

“指針的指針”也就是我們俗稱的二級指針。

什么是“指針的指針”，例如下面代碼：

char a = 5; 
char * p1 = &a;
char ** p2= &p1;
printf("*p=%d，**p2=%d\n",*p1,**p2); // 輸出：*p1=5，**p2=5

通過畫圖來理解：

多級指針也就是指針的指針的指針.....，以此類推即可。

第三、指針運算問題

指針運算是根據指針的類型不同而進行運算的，因類型的不同，在加1/減1操作時，內存分配的空間也不同。

又拿int類型和char類型來作比較，代碼如下：

char類型+1：從輸出結果可以看出地址是遞增1的，正符合char類型占一個字節的說法。

char c = 'h';
char *a = &c;
for (int i=0;i<3;i++){
 printf("a+1=0x%p\n",a + i);
}
--------------------------------
輸出結果：
a+1=0x000000000062FE0F
a+1=0x000000000062FE10
a+1=0x000000000062FE11

int類型+1：輸出的地址之間相差為4，正是int類型占據空間。

int c = 259;
int *a = &c;
for (int i=0;i<3;i++){
 printf("a+1=0x%p\n",a + i);
}
--------------------------------
輸出結果：
a+1=0x000000000062FE0C
a+1=0x000000000062FE10
a+1=0x000000000062FE14

char類型和int類型分別+1在內存中地址分配，如圖：

指針就介紹到這里，這只是指針的基礎，還有數組指針、指針數組、null指針、void指針等等知識，還需要學習，后續繼續更新。

以上有不恰當或者講得不對的地方，希望各位留言指正，謝謝！

站在巨人的肩膀上！

總結

以上所述是小編給大家介紹的C語言指針及占據內存空間，希望對大家有所幫助！