C 语言一：指针、指针变量、指针变量运算

计算机中所有的数据都必须放在内存中，不同类型的数据占用的字节数不一样，例如 int 占用 4 个字节，char 占用 1 个字节。为了正确访问这些数据，必须为每个字节都编上号码，就像门牌，身份证号一样，每个字节的编号都是唯一的，根据编号可以准确地找到某个字节。

32 位系统中内存中每个字节的编码

1. 什么是指针？

• 我们将内存中的编号称为地址(Address)，也称为指针(Pointer)

2. 0xFFFFFFFF 地址值至少需要几个字节才能容纳？

• 1 字节（Byte） = 8 位（bit）= 256
• 16 * 16 = 256 也就是 0xF * 0xF 等价于 0xFF = 256
• 所以至少需要 4 个字节

3. 一个指针占几个字节？

• 在 64 位的操作系统上是 8 个字节，最大地址是 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
• 在 32 位的操作系统上是 4 个字节，最大地址是 0xFFFFFFFF

#include <stdio.h>
int main(){
    int a = 100;
    char str[20] = "carrot";
    printf("%p, %p, %lu字节 \n", &a, str, sizeof(&a));
    return 0;
}
// 由于我的是 64 位系统，输出如下：
// 0x7ffeefbff548, 0x7ffeefbff550, 8字节 

4. C 语言中：变量名、数组名、字符串名和函数名，哪些是指针，哪些不是指针？

• 他们本质上都是地址的助记符，但在编写代码过程中有区别。
• 我们认为变量名表示的是数据本身
• 数组名、字符串名和函数名指的是代码块或者数据块的首地址

5. 什么是指针变量？

• 数据在内存中的地址被称为指针
• 如果一个变量存储了一份数据的指针，我们就称它为指针变量

6. 使用指针变量的时候，如何定义指针变量？如何给指针变量赋值？

//定义普通变量
float a = 99.5, b = 10.6;
char c = '@', d = '#';
//定义指针变量
float *p1 = &a;
char *p2 = &c;
//修改指针变量的值
p1 = &b;
p2 = &d;

• * 是一个特殊符号，表明一个变量是指针变量，定义 p1 、p2 时必须带 *

• 而给 p1、p2 赋值时，因为已经知道了它是一个指针变量，就没必要多此一举再带上 *, 后面可以像使用普通变量一样来是使用指针变量。

• 也就是说 定义指针变量必须带*号，给指针变量赋值的时候不能带*号

• 需要强调的是，p1 、p2 的类型分别是 float* 和 char*，而不是 float 和 char 需要引起注意。

7. 如何通过指针变量取得数据？

• 指针变量存储了数据的地址，通过指针变量能够获得该地址上的数据，格式为 *pointer
• 这里的 * 称为指针运算符，用来取得某个地址上的数据

#include <stdio.h>

int main(){
    int a = 15;
    int *p = &a;
    printf("%d, %d\n", a, *p);  //两种方式都可以输出a的值
    return 0;
}

8. 上面例子中的 *p 和 a 都能获取数据的值，它们的运行过程有什么不同？

*p 和 a 获取数据的值

• 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，① 通过地址 0x0000DD22 取得变量 p 本身的值，这个值是变量 a 的地址，② 再通过 0x0000FF11 获取变量 a 的数据，前后共两次运算。

• 而使用 a 的话，可以直接通过 0x0000FF11 获取变量 a 的数据，只需要一步运算。

9. 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 等价于 a 等价于 *p

• &*pa 等价于 pa 等价于 &a

10. 指针变量可以做哪些运算

• 地址的本质是一个整数
• 加法 （+1 每次跨度取决于类型 int=4 double=8 char=1）
• 减法 （-1 每次跨度取决于类型 int=4 double=8 char=1）
• 比较 （实际上就是比较地址）
• 不能对指针变量进行乘法、除法、取余等其他运算，除了会发生语法错误，也没有实际的含义