# 指针 没学指针就是没学C语言！指针是C语言的精华。所谓指针，也就是内存的地址；所谓指针变量，也就是保存了内存地址的变量。不过，人们往往不会区分两者的概念，而是混淆在一起使用，在必要的情况下，大家也要注意区分。 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。为了正确地访问这些数据，必须为每个字节都编上号码，就像门牌号、身份证号一样，每个字节的编号是唯一的，根据编号可以准确地找到某个字节。 我们将内存中字节的编号称为地址（Address）或指针（Pointer）。地址从 0 开始依次增加，对于 32 位环境，程序能够使用的内存为 4GB，最小的地址为 0，最大的地址为 0XFFFFFFFF。 下面的代码演示了如何输出一个地址： ```c #include #include int main(int argc, char *argv[]) { int a = 200; int arr1[] = { 2, 3, 4, 5, 90 }; char arr2[] = "wangyuedong"; printf("%#x, %#x, %#x\n", &a, arr1, arr2); system("pause"); return 0; } ``` 运行结果 0xaffb9c, 0xaffb80, 0xaffb6c `%#X`表示以十六进制形式输出，并附带前缀`0X`。a 是一个变量，用来存放整数，需要在前面加`&`来获得它的地址；str 本身就表示字符串的首地址，不需要加`&`。 > C语言中有一个控制符`%p`，专门用来以十六进制形式输出地址，不过 %p 的输出格式并不统一，有的编译器带`0x`前缀，有的不带，所以此处我们并没有采用。 ## 一切都是地址 C语言用变量来存储数据，用函数来定义一段可以重复使用的代码，它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。 数据和代码都以二进制的形式存储在内存中，计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。当程序被加载到内存后，操作系统会给不同的内存块指定不同的权限，拥有读取和执行权限的内存块就是代码，而拥有读取和写入权限（也可能只有读取权限）的内存块就是数据。 CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据，程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错，或者开发者有意为之，在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址，就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截，强制程序崩溃，程序员没有挽救的机会。 CPU 访问内存时需要的是地址，而不是变量名和函数名！变量名和函数名只是地址的一种助记符，当源文件被编译和链接成可执行程序后，它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。 假设变量 a、b、c 在内存中的地址分别是 0X1000、0X2000、0X3000，那么加法运算`c = a + b;`将会被转换成类似下面的形式： 0X3000 = (0X1000) + (0X2000); `( )`表示取值操作，整个表达式的意思是，取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值，将它们相加，把相加的结果赋值给地址为 0X3000 的内存 变量名和函数名为我们提供了方便，让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串，不用直接面对二进制地址，那场景简直让人崩溃。 需要注意的是，虽然变量名、函数名、字符串名和数组名在本质上是一样的，它们都是地址的助记符，但在编写代码的过程中，我们认为变量名表示的是数据本身，而函数名、字符串名和数组名表示的是代码块或数据块的首地址。 ## 定义指针变量 定义指针变量与定义普通变量非常类似，不过要在变量名前面加星号`*`，格式为： ```c datatype *name; ``` 和普通变量一样，指针变量也可以被多次写入，只要你想，随时都能够改变指针变量的值，请看下面的代码： ```c //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`*`，后边可以像使用普通变量一样来使用指针变量。也就是说，定义指针变量时必须带`*`，给指针变量赋值时不能带`*`。 ## 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： ```c *pointer; ``` 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。 指针除了可以获取内存上的数据，也可以修改内存上的数据。 ```c #include #include int main(int argc, char *argv[]){ int a = 15, b = 99, c = 111; int *p = &a; *p = b; c = *p; printf("%d, %d, %d, %d\n", a, b, c, *p); system("pause"); return 0; } ``` ## 关于 * 和 & 的谜题 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。解引用，也就是取地址上的数据。 `&*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。引用，取对象的地址。