?一.內(nèi)存和地址

我們知道計(jì)算上CPU（中央處理器）在處理數(shù)據(jù)的時(shí)候，是通過(guò)地址總線把需要的數(shù)據(jù)從內(nèi)存中讀取的，后通過(guò)數(shù)據(jù)總線把處理后的數(shù)據(jù)放回內(nèi)存中。如下圖所示：

計(jì)算機(jī)把內(nèi)存劃分為?個(gè)個(gè)的內(nèi)存單元，每個(gè)內(nèi)存單元的大小取1個(gè)字節(jié)（ 1個(gè)字節(jié)(Byte)=8個(gè)比特位(bit)），?再對(duì)每個(gè)內(nèi)存單元進(jìn)行編號(hào)處理，這樣就可以高效管理內(nèi)存。
?而在計(jì)算機(jī)中我們把內(nèi)存單元的編號(hào)也稱為地址。C語(yǔ)?中給地址起了新的名字叫：指針。
?

所以通過(guò)以上可總結(jié)：內(nèi)存單元的編號(hào) == 地址 == 指針 ? 可見(jiàn)指針就是地址，地址就是指針。指針的作用就是訪問(wèn)內(nèi)存的

二.指針變量和地址

理解了內(nèi)存和地址的關(guān)系，就可以理解，在C語(yǔ)?中創(chuàng)建變量其實(shí)就是向內(nèi)存申請(qǐng)空間，如下：

上述的代碼就是創(chuàng)建了整型變量a，在內(nèi)存中申請(qǐng)4個(gè)字節(jié)，?于存放整數(shù)9，其中每個(gè)字節(jié)都有地址。

那我們?nèi)绾文艿玫?a?的地址呢？ 這?就得學(xué)習(xí)?個(gè)操作符：&——取地址操作符（單目操作符）

上圖所示，會(huì)打印出：0x006FFD70 （因?yàn)?amp;a取出的是a所占4個(gè)字節(jié)中地址較小的字節(jié)的地址）

?

以上我們通過(guò)取地址操作符(&)拿到的地址是?個(gè)數(shù)值，?如：0x006FFD70，這個(gè)數(shù)值有時(shí)候也是需要 存儲(chǔ)起來(lái)，?便后期再使?，那我們把這樣的地址值存放在哪?呢？答：指針變量中。如下：

以上p為指針變量。p左邊寫(xiě)的是 int* ， * 是在說(shuō)明p是指針變量，?前?的 int 是在說(shuō)明p指向的是整型(int) 類型的對(duì)象。（指針變量也是?種變量，這種變量就是?來(lái)存放地址的，存放在指針變量中的值都會(huì)理解為地址。 ）

我們將地址保存起來(lái)，未來(lái)是要使?的，那怎么使?呢？

C語(yǔ)言中，我們只要拿到了地址（指針），就可以通過(guò)地址（指針）找到地址（指針）
指向的對(duì)象，則我們必須學(xué)習(xí)?個(gè)操作符：* ——?解引?操作符

*p 的意思就是通過(guò) p 中存放的地址，找到指向的空間， *p其實(shí)就是a變量了；所以*p = 2，這個(gè)操作符就是把a(bǔ)改成了2。

?這里有同學(xué)肯定在想，如果?的就是把a(bǔ)改成2的話，寫(xiě)成 a = 2; 不就完了嗎? 為啥?要使?指針呢？ 其實(shí)這?是把a(bǔ)的修改交給了p來(lái)操作，這樣對(duì)a的修改，就多了?種的途徑，寫(xiě)代碼就會(huì)更加靈活!

指針變量的大小：
由于32位機(jī)器有32根地址總線，每根地址線出來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后是1或者0，那我們把32根地址線產(chǎn)?的2進(jìn)制序列當(dāng)做?個(gè)地址，那么?個(gè)地址就是32個(gè)bit位，需要4個(gè)字節(jié)才能存儲(chǔ)
則指針變量的大小就是4個(gè)字節(jié)。如下圖所示：?

同理64位機(jī)器，有64根地址線，?個(gè)地址就是64個(gè)?進(jìn)制位組成的?進(jìn)制序列，存儲(chǔ)起來(lái)就需要
8個(gè)字節(jié)的空間，則指針變量的大小就是8個(gè)字節(jié)。 如下圖所示：?

?由上述總結(jié)可得：指針變量的大小取決于地址的大小

• ? ? ? ? ?32位平臺(tái)下地址是32個(gè)bit位（即4個(gè)字節(jié)）
• ? ? ? ? ?64位平臺(tái)下地址是64個(gè)bit位（即8個(gè)字節(jié)）
• 指針變量的??和類型是?關(guān)的，只要指針類型的變量，在相同的平臺(tái)下，??都是相同的。

三. 指針變量類型的意義

• 指針的解引用：

以上代碼通過(guò)調(diào)試我們可以看到，其只是將n的第?個(gè)字節(jié)改為0

則可得出結(jié)論：指針的類型決定了，對(duì)指針解引?的時(shí)候有多?的權(quán)限（?次能操作?個(gè)字節(jié)）
?如： char* 的指針解引?就只能訪問(wèn)?個(gè)字節(jié)，而?int* 的指針的解引?就能訪問(wèn)四個(gè)字節(jié)

• 指針 +- 整數(shù)：

觀察以上代碼可總結(jié)出：指針變量類型決定了指針進(jìn)行加1，減1的時(shí)候，能偏移幾個(gè)字節(jié)（一次能走多遠(yuǎn) ）

• void* 指針（泛型指針）：? 無(wú)具體類型的指針

這種類型的指針可以?來(lái)接受任意類型地址。但是也有局限性， void* 類型的指針不能直接
進(jìn)行指針的 +- 整數(shù)和解引?的運(yùn)算。如下圖：

注：void* 類型的指針不能直接進(jìn)行指針的解引用?和 +- 整數(shù)的運(yùn)算

那么 void* 類型的指針到底有什么?呢？
?般 void* 類型的指針是使?在函數(shù)參數(shù)的部分，?來(lái)接收不同類型數(shù)據(jù)的地址，這樣的設(shè)計(jì)可以
實(shí)現(xiàn)泛型編程的效果。使得?個(gè)函數(shù)來(lái)處理多種類型的數(shù)據(jù)。

四.const修飾指針

• const用來(lái)修飾變量：?如下圖：

  

?因?yàn)?/span>加上const 的 m 就是具有常屬性的變量（常屬性：不能被修改的屬性）雖然 m 不能被修改，但是本質(zhì)上還是變量，不是常量?？煞Q m 為常變量

注：但在C++ 中，const修飾的變量為常m量

?

那 m?怎么才能改呢？具體如下：

• const修飾指針變量：如下圖：

  

  上述總結(jié)： 當(dāng)const 修飾指針變量放在*左邊時(shí)，const限制的是：指針變量指向的內(nèi)容。指針變量指向的內(nèi)容不能通過(guò)指針來(lái)修改，但是可以修改指針變量本身的值（其實(shí)修改的是指針變量的指向）

上述總結(jié)： 當(dāng)const 修飾指針變量放在*右邊時(shí)，const限制的是：指針變量本身。指針變量不能再指向其他變量，但是可以通過(guò)指針變量，修改指針變量指向的內(nèi)容
?

上述總結(jié)： 當(dāng)const 修飾指針變量放在*左邊和右邊時(shí)，const限制的是：指針變量本身 和?指針變量指向的內(nèi)容。

?五.指針運(yùn)算

指針的基本運(yùn)算有三種，分別是：

1. ? ?指針 +- 整數(shù)
2. ? 指針 - 指針
3. 指針的關(guān)系運(yùn)算

? ?指針 +- 整數(shù):

例如：指針 +1 ?如下：
? ?

?由以上同理可推出：

type * p

p + 1 ?-- > 跳過(guò)1 * sizeof(type)

p + n-- > 跳過(guò)n * sizeof(type)
?

實(shí)踐：打印數(shù)組中的每個(gè)元素。?如下圖：

由上述總結(jié)得：指針1 +-??整數(shù)? ==? 指針2

指針 - 指針：

注：計(jì)算的前提條件：一定是兩個(gè)指針指向同一塊空間！

由上述代碼得出：指針 - 指針 == 兩個(gè)指針之間的絕對(duì)值的元素個(gè)數(shù)

實(shí)踐：?求字符串的長(zhǎng)度。如下圖：

上述代碼 return??str -? start;? ?就是指針 - 指針 得出并返回字符串的長(zhǎng)度。

指針的關(guān)系運(yùn)算：就是指針和指針比較大小?? 如下圖：
?

上述代碼通過(guò)指針和指針相互比較打印出數(shù)組的每一位。

六. 野指針

概念： 野指針就是指針指向的位置是不可知的（隨機(jī)的、不正確的、沒(méi)有明確限制的）

野指針的成因：

• 指針未初始化：

• ?指針越界訪問(wèn)：

  

• ?指針指向的空間釋放：

如何規(guī)避野指針:

• 指針要初始化:

1. 如果明確知道指針指向哪?，就直接初始化一個(gè)明確的值。
2. 如果不知道指針應(yīng)該指向哪里，可以給指針賦值NULL。（NULL :是C語(yǔ)?中定義的?個(gè)標(biāo)識(shí)符常量，值是0，0也是地址，這個(gè)地址是?法使?的，讀寫(xiě)該地址會(huì)報(bào)錯(cuò)）

舉例：

• 小心指針越界：

?個(gè)程序向內(nèi)存申請(qǐng)了哪些空間，通過(guò)指針也就只能訪問(wèn)哪些空間，不能超出范圍訪問(wèn)，超出了就是越界訪問(wèn)。
?

• 指針變量不再使用時(shí)，及時(shí)置NULL，指針使?之前檢查有效性：

當(dāng)指針變量指向?塊區(qū)域時(shí)，我們可以通過(guò)指針訪問(wèn)該區(qū)域，后期不再使?這個(gè)指針訪問(wèn)空間的
時(shí)候，我們可以把該指針置為NULL。因?yàn)榧s定俗成的?個(gè)規(guī)則就是：只要是NULL指針就不去訪問(wèn)，同時(shí)使?指針之前可以判斷指針是否為NULL。
我們可以把野指針想象成野狗，野狗放任不管是?常危險(xiǎn)的，所以我們可以找?棵樹(shù)把野狗拴起來(lái)，就相對(duì)安全了，給指針變量及時(shí)賦值為NULL，其實(shí)就類似把野狗栓前來(lái)，就是把野指針暫時(shí)管理起來(lái)。不過(guò)野狗即使拴起來(lái)我們也要繞著?，不能去挑逗野狗，有點(diǎn)危險(xiǎn)；對(duì)于指針也是，在使?之前，我們也要判斷是否為NULL，看看是不是被拴起來(lái)起來(lái)的野狗，如果是，就不能直接使?，如果不是，我們?cè)偃ナ?。?

• 避免返回局部變量的地址。

七.assert斷言

assert.h 頭?件定義了宏 assert() ，用于在運(yùn)行時(shí)確保程序符合指定條件，如果不符合，就報(bào)錯(cuò)終止運(yùn)行。?這個(gè)宏常常被稱為“斷言”

如下：

assert(p != NULL);

上述代碼檢測(cè)：p 是否等于 NULL 。如果確實(shí)不等于 NULL ，程序繼續(xù)運(yùn)?，否則就會(huì)終?運(yùn)?，并且給出報(bào)錯(cuò)信息提示。

assert() 宏接受?個(gè)表達(dá)式作為參數(shù)。如果該表達(dá)式為真（返回值非零）， assert() 不會(huì)產(chǎn)?
任何作?，程序繼續(xù)運(yùn)?。如果該表達(dá)式為假（返回值為零）， assert() 就會(huì)報(bào)錯(cuò)，在標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤
流 stderr 中寫(xiě)??條錯(cuò)誤信息，顯?沒(méi)有通過(guò)的表達(dá)式，以及包含這個(gè)表達(dá)式的?件名和?號(hào)。具體如下：

如果該表達(dá)式為假時(shí)：

如果該表達(dá)式為真時(shí)：

注意：assert 不僅可以斷言指針還可以斷言其他。只要表達(dá)式成立就行！

assert() 的使用的好處：

1. 出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，能?動(dòng)標(biāo)識(shí)?件和出問(wèn)題的?號(hào)
2. 無(wú)需更改代碼就能開(kāi)啟或關(guān)閉 assert() 的機(jī)制（需定義?個(gè)宏 NDEBUG 。然后重新編譯程序，編譯器就會(huì)禁用文件中所有的 assert() 語(yǔ)句。如果程序又出現(xiàn)問(wèn)題，可以移除這條 #define NDBUG 指令（或者把它注釋掉），再次編譯，這樣就重啟?了 assert() 語(yǔ)句。）

舉例：

#define NDEBUG? 未注釋時(shí)：

從上述代碼可看出：assert（）機(jī)制未起作用（為關(guān)閉狀態(tài)）

#define NDEBUG? 注釋時(shí)：

從上述代碼可看出：assert（）機(jī)制起作用了（為開(kāi)啟狀態(tài)）

assert() 的缺點(diǎn)是：因?yàn)橐肓祟~外的檢查，增加了程序的運(yùn)行時(shí)間。

注：?般我們可以在 Debug版本中使?#define NDEBUG，在 Release 版本中選擇禁? assert 就行，因?yàn)?/strong>在 VS 這樣的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，Release 版本中直接就是優(yōu)化掉了。這樣在debug版本寫(xiě)有利于程序員排查問(wèn)題，在 Release 版本不影響??使?時(shí)程序的效率。