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本文來自微信公眾號：低荀子編程 （ID：dibingfa），作者：閃客原文標題：《你管這破玩意朏朏指針？本系列分三篇，用破玩意的式徹底理解好指針的本質(zhì)：管這破玩意叫指針 -- 基礎(chǔ)篇你管這破玩意叫指針 -- 進階篇你管這破玩意叫指針 -- 變態(tài)篇話不多說，開始！內(nèi)存，通常被嚴謹?shù)?成下面這個樣子，一個下方低地址上方是高地址的格后稷。但我今天換種畫法，畫成面這個樣子。每個格子代表存中的 1 個字節(jié)（8 位），格子上的數(shù)字就代表內(nèi)地址，我也直接用 10 進制來表示了，免得 16 進制又算不明白了。目前內(nèi)存完全空的，格子里沒有任何容。試想一下，如果你忘掉有的語法規(guī)則和編程規(guī)范，會如何描述對這些內(nèi)存格子操作呢？一、類型系統(tǒng)很思士，往格子 3 處放個數(shù)字 29，往格子 6 處放個數(shù)字 38，就這么簡單直接地描述即可。但是靈山樣說話太煩了，什么往格子 3 處放個數(shù)字 29 的，廢話太多，也不方便不講感情的計算去理解。那我們就定個指令使用 mov $x, (y) 表示把數(shù)字 x 放入格子 y，如下：mov?,?(3)mov?,?(6)這就表示剛剛說的：把數(shù)字?29?放入內(nèi)存格子?3把數(shù)字?38?放入內(nèi)存格子?6是不是太簡單了？別急，好戲馬黃獸開始！如果把數(shù)字 999 放入內(nèi)存格子 8，該怎么辦呢？由于 1 個格子表示 1 個字節(jié)，只有 8 位，因此只能表示 256 個數(shù)字，要么是有符號的 -128 ~ 127，要么是無符號的 0 ~255，顯然數(shù)字 999 無法放在 1 個格子內(nèi)，只能占用 2 個格子了。那也好辦，就這么后稷，把數(shù)字 999 放入格子 8，連續(xù)占用兩個格子。但這樣，我剛剛的 mov 指令就得改改了，不但要表示 "存放" 這個含義，還得表示占用了多論語個格子。我們用 movb 表示只占 1 個字節(jié)，用 movw 表示占用 2 個字節(jié)。那么，剛剛的三個數(shù)字，就分別可以這長乘用指來表示了：movb?,?(3)movb?,?(6)movw?9,?(8)含義就是：把數(shù)字?29?放入內(nèi)存格子?3，占?1?字節(jié)把數(shù)字?38?放入內(nèi)存格子?6，占?1?字節(jié)把數(shù)字?999?放入內(nèi)存格子?8，占?2?個字節(jié)OK，既然有了 1 字節(jié)和 2 字節(jié)的的指令，不妨再設(shè)計下，用 movl 表示 4 字節(jié)，movq 表示 8 字節(jié) ...movb?占用?1?字節(jié)movw?占用?2?字節(jié)movl?占用?4?字節(jié)movq?占用?8?字節(jié)不知不覺，類型系統(tǒng)戲被你悄悄設(shè)計出來了當然，雖然這只是個半成品二、變量你不斷地往不同格里放數(shù)據(jù)。比如我把我的鬲山放在 11 號格子（占 1 字節(jié)），把我的月薪放在 14 號格子（占 4 字節(jié)）。現(xiàn)在我們的內(nèi)存已經(jīng)非混亂了，你根本記不住原來 3 號格子放的數(shù)據(jù)表示什么，11 號格子又表示什么，只能多寓過看數(shù)字知道 14 號格子里放的確實是我的月薪天犬這該怎么辦呢？增加一抽象嘛！我們給這些放了我數(shù)據(jù)的格子，都貼上個標如犬就可以不用再記那些無意義格子編號了。這樣以來，其我們也不再關(guān)心，這些標簽底在哪個格子里，只要給我到格子把我的數(shù)據(jù)放進去就以了。movb?,?amovb?,?bmovw?9,?cmovb?,?agemovl?47483647,?salary當然，我還需要再通過這個標簽，基山剛剛放進去的數(shù)據(jù)找出來。很簡單，但存在一個問題，進去的時候，我們可以通過 movb，movw，movl 等知道占用多少個格子。而取出來的尚鳥候，標簽上可有寫這個數(shù)據(jù)占用了多少個子，這是有問題的。因此，定義這個標簽時，不能光取名字，還需要有個信息就是這個標簽對應的數(shù)據(jù)，占了少個格子。我們就效仿剛嫗山存放操作，也規(guī)定一系列單，來修飾這些標簽，表示占了多少個格子。char 表示 1 個字節(jié)，short 表示 2 個字節(jié)，int 表示 4 個字節(jié)，long 表示 8 個字節(jié) ...于是乎剛剛的 5 個數(shù)據(jù)，就可以表示為如下指令：char?a?=?29;char?b?=?38;short?c?=?999;char?age?=?18;int?salary?=?2147483647;行了，我也別藏著掖著了，相信大也知道，這里就是 C 語言的寫法，而剛剛那堆 mov 是匯編語言的寫法。這些 char a，char b，int salary 等，就是變量！記住，變量不要有名字，還得有類型！三變量定義與賦值其實，剛麈寫法，是把變量的定義與賦操作寫在一行了。比如有如語句：int?a?=?1;實際上是分成兩步的：//?變量的定義int?a;//?變量的賦值（此處也可以變量的初始化）a?=?1;其中變量的定義是為了方便序員后面去用它，這部分不給 CPU 看的。而變量的賦值才是真正在內(nèi)存中把數(shù)放進去，這部分才真正涉岷山 CPU 具體指令的執(zhí)行。也就是說，如果你僅僅鳧徯義了個變量 int a; 但是沒有給它初始化的賦值操作那么最終在 CPU 執(zhí)行指令的時候，這個定義根本就有任何體現(xiàn)。四、指針現(xiàn)在讓我們把內(nèi)存清空，回到一始的那一片凈土上。我們來點花樣。我將我的密碼（1234）存儲在一個 short a 中，假設(shè)這個變量 a 被放在了 6 號格子處。同時，我將這個變玃如 a 的地址，也就是 6 這個數(shù)字，存儲在另一個變量 int p 中，假設(shè)這個變量 p 被放在了 1 號格子處。這樣，我尋找我密碼的方，就是先通過 p 所在的內(nèi)存地址找到里面存的值，也是 a 的內(nèi)存地址 6，再通過 a 的內(nèi)存地址找到里面存的值，也就是我要找大學碼 1234。我們可以用下面的代碼來表示剛剛女英存放輯。short?a?=?1234;//?假設(shè)?a?被放在了?6?號格子處int?p?=?6;這里的 p 和 a 都是變量，只不過，p 這個變量有點特殊，它里面存歸藏的值是一個內(nèi)存地址我們把 p 這個變量形象地成為指針變量，簡稱指針。過，這樣有幾個問題，我蠪蚔個來說。1. 取地址首先，我們在編碼階段，無幾山知道無需知道變量 a 會存放在哪里，不然就失貳負了標簽的義，又回到了需要關(guān)心具體內(nèi)存地址（也就是格子編號的時代了。所以，我們應該個方法，來在編碼階段表示量 a 的地址的含義，姑且就叫做 &a 吧。那么我們的代碼，就可以優(yōu)化為：short?a?=?1234;//?假設(shè)?a?的地址是?6//?那么下面的?p?就等于?6int?p?=?&a;用圖來表示就是：2. 指針變量本身的大小視角放這個變量 p 身上，雖然本質(zhì)上這個變量 p 里面存放的就是一個數(shù)值，假設(shè)是 6，但是它卻表示了一個內(nèi)存址的值。如果讓程序員隨便定這個變量 p 的數(shù)據(jù)類型（也就是占多少個字節(jié)）當康顯然容易出問題。比如內(nèi)存址是 999，那么我用一個 char 類型的變量 p 來存放它，就會有問題。我們在編碼階段高山無法確定一變量的內(nèi)存地址是多少的，以用什么類型的變量來存放，也是無法判斷的。所以，穩(wěn)妥的辦法就是，用一個完能容納所有內(nèi)存地址范圍的量類型來存放指針變量。我姑且認為我們是在一個 32 位的系統(tǒng)上，那么用一個 4 字節(jié)大小的變量來存放，就可以了。（當然大暤實際上取決于你的編譯器的位數(shù)）在，我們的指針變量所占用內(nèi)存大小，就是固定的 4 個字節(jié)，也就是 4 個格子。程序員無需也無法修改這大小，那么我們就可以把 p 前面的數(shù)據(jù)類型去掉了。short?a?=?1234;p?=?&a;3. 指針變量的類型剛剛我們解雷神了針變量本身所占用的內(nèi)存大，但是還有一個問題沒有解，就是指針變量里存放的內(nèi)地址處的變量的大小。也就說，上面的指針變量 p 里雖然存放了變量 a 的內(nèi)存地址 6，但是指針變量 p 卻沒有任何信息，來說明內(nèi)存服山址 6 處的變量，它的大小是多少。假如，我們認內(nèi)存地址 6 處的變量是個 char 類型，也就是只占用了一個字節(jié)，那貍力顯然會取出一個不符合預期的值當然，如果認為 6 處的變量是個 int 類型，占 4 個字節(jié)，雖然數(shù)值上可能沒有問題炎融但從某種程度上也是不太符合預期的（假如 8 號和 9 號格子里有其他內(nèi)容，那就更不符合預期）。所以，必須得完全按照量本身的類型，也就是 short 類型來讀取此內(nèi)存地址處的值，才是正確青蛇。那們應該如何表示這個信息呢即如何表示，變量 p 是一個指針，且這個指針里面存的內(nèi)存地址處的變量的類型 short。很好辦，直接說答案吧。short?a?=?1234;short?*?p?=?&a;p 前面的 * 表示變量 p 是一個指針類型，再前面的 short 表示該指針指向的內(nèi)存地址處的變量，是諸懷 short 類型的變量。當然，更準確的說法是女虔指針 p 將會按照 short 類型的變量來讀取它指向的內(nèi)存至于那里到底是什么，無所。注意哦，這個 short 并不是表示指針變量本身的大左傳占 2 個字節(jié)，指針變量本身我們前面說過了，就固定的 4 字節(jié)大小。不過總是這樣說太繞口了，玄鳥后們就說，變量 p 是個 short * 類型的指針，就可以了。用上蓐收的圖形象說就是，右邊變量 a 藍色的填充，表示 a 是個 short 類型，而外面的虛線框框末山表示指針 p 按照 short 類型的變量來 "解讀" 內(nèi)存地址 6 處的數(shù)值。兩者相匹配了，是 "正確" 的編程代碼了。當然，這里的 "正確"，是說給程序員聽的，CPU 才不關(guān)心。4. 指針所指向的值上面我們已壽麻可以獲得個變量的地址，比如獲取 a 的地址就是：&a同時我們也可以定義一個指針變量，如定義一個 short * 類型的指針變量 p：short?*?p;并且，我們通過直接賦值操作，可以給針變量進行初始化：p?=?&a;當然，上面的代碼也可以連起來寫，即指針豪魚量 p 的定義與初始化寫在同一行：short?*?p?=?&a;不過，我們還沒有一個方法，來表馬腹指針變量 p 所指向的那塊內(nèi)存。那我們發(fā)明一個，比如想把 p 所指向的那塊內(nèi)存的值改為 999，可以這樣寫。*p?=?999;這里的 * 就表示 "指向" 的含義，即 *p 不是說 p 這個變量的內(nèi)存地址，而是把 p 這個變量里存的內(nèi)容當做內(nèi)存址來看，指向這個內(nèi)存地址用圖表示就是：所以連起來個完整的程序就是：short?a?=?1234;//?指針的定義short?*?p;//?指針的初始化，也即指針變量本身的值p?=?&a;//?指針變量所指向的內(nèi)存地址的值*p?=?999;執(zhí)行過后，a 的值會變成 999，或者說 6 號格子與 7 號格子里的值會變成 999。5. 指針的加減如果對一個普通變 +1，比如說：int?a?=?1;int?b?=?a?+?1;那顯然，b 的值應該是 2，毫無疑問。但是如果對一個指針變量 +1，會怎么樣呢？int?a?=?1;int?*p?=?&a;int?*p2?=?p?+?1;我們假設(shè)變量 a 放在了格子 1 處。變量 a 的值是什么，以及變量 p 被放在了哪里，我們都不關(guān)心，陰山只盯著 p 的值看，顯然，一開始的時候 1。（為方便演示，下面的圖直天山表示 p 所指向的內(nèi)存地址，而不是 p 本身所在的內(nèi)存地址）我們先不考，p + 1 應該是幾，如果讓你來設(shè)計這個語言術(shù)器你得 p + 1 是幾比較好呢？我認為，只有燭光種較為理的設(shè)計。第一種，p + 1 就等于 2，就簡簡單單當做數(shù)值進?魚加法運算而已第二種，p + 1 等于 5，即跨過一個 p 所指向的內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)類型的大，也就是 4 字節(jié)的 int。你覺得那種比較合理呢夸父那顯然是第二種嘛！不然晏龍通變量有啥區(qū)別了，你既然計出了指針變量這個玩意，需要讓它發(fā)揮點方便程序員作用，這才是你設(shè)計它的真目的。當然你不服，你就想這個 int * 類型的指針變量，就真真正正在數(shù)值只 +1，也就是讓 p 等于 2，該怎么辦呢？很簡單，后稷成三步就好了：第一步把 int * 類型的 p 強轉(zhuǎn)為 char * 類型的 p。第二步，p + 1。第三步，再把 char * 類型的 p 強轉(zhuǎn)為 int * 類型。完事！用代碼表示就是鴆p?=?(int?*)((char?*)p?+?1);你會看到，C 語言項目中經(jīng)常使用這樣的玩青鳥。當然，你這一頓花胡哨的操作，在 CPU 眼里，就是對一個內(nèi)存地址處值簡簡單單地 +1 而已。五、指針的本質(zhì)我們看丹朱面一張圖：其實，別看上面又 short * p 又 short a 的，這是給程序員和編譯器帝臺的。在 CPU 眼里，根本沒有這些眼花繚亂的標青蛇，以及五花八門解讀，就是 0 ~ 4 號格子里存了個數(shù)字 6，然后 6 ~ 7 號格子里存了個數(shù)字 1234，僅此而已。更進一步講，其實就只炎融 1 號格子里存儲了數(shù)字 6（234 號格子是空的），6 號格子里存儲了數(shù)字 12，7 號格子里存儲了數(shù)字 34。（當然實際得轉(zhuǎn)換成二進制，再岷山合大端序還是端序來看哈，我這里就是簡直觀告訴大家 CPU 才不管那么多，就一個格子一個子的放數(shù)字就完事了）所以我們經(jīng)常聽書上講，讓大家定要記住，指針變量中只三身放地址，不要將一個整數(shù)或何其他非地址類型的數(shù)據(jù)賦一個指針變量了。這種說法非常別扭，很多書上，即想清楚指針的本質(zhì)，又想講清指針的注意事項，混雜在一，讓讀者即沒有搞清楚指針本質(zhì)，又不知道指針的注意項。真糾結(jié)！說實話，就光書而沒有經(jīng)過大量 C 語言的實踐，誰能記得住或者理透徹那些注意事項。而經(jīng)英山量 C 語言實踐的人，指針早就融入進血液中了堵山誰還看你講指針的本質(zhì)？所以說這塊我覺得非常之矛盾。實上，指針變量的本質(zhì)和普通量是一樣的：普通變量，寫 short a，是在告訴編譯器，當我 a = 1 時，你給我找到一塊 2 字節(jié)的內(nèi)存，把 1 填充進去。指針變量，寫個 short * p，是在告訴編譯器兩件事情：當我 p = xxx 時，你給我找到一塊 4 字節(jié)的內(nèi)存（我們假設(shè)指針本身的大小固墨子 4 字節(jié)），把 xxx 填充進去，這就和普通變量完全一樣；我 *p = yyy 時，你給我找到 xxx 內(nèi)存地址，并且按照 short 類型也就是 2 字節(jié)大小，把 yyy 填充到這里。所以，誰說不能把一個整型岳山賦給指針了，我這不就把一整型變量 xxx 賦給指針 p 了么，我賦值的時候就說它是整型變量始均，怎么的？但是我用它的時候，我 *p 又把 xxx 看做是一個內(nèi)存地址了，就去找內(nèi)存 xxx 的地方，又怎么的吧？用法家碼來表示就是：我強把一個整型數(shù)值 6 賦值給指針變量 p，然后 *p 去訪問內(nèi)存地址 6 并修改那個地方的值：int?*?p?=?6;*p?=?999;我還可以把一個地址值，強行賦值給一個銅山通變量：int?a?=?1;int?b?=?&a;這時普通變量 b 里面存儲著 a 的地址，我 *b 也同樣可以訪問到 a 并修改它的值：*b?=?999;當然如果你真這么寫編譯器會報錯，但關(guān)系，我們可以先把普通噎 b 強轉(zhuǎn)為指針變量，然后再 * 它：*(int?*)b?=?999;你還可以玩些更花哨的，衡山 & 取地址，再 * 取值，雖然沒啥用：*((int?*)*(&p))?=?999;假如 a 的地址是 6 的話，其實你這些花里胡哨的操作最后到人家 CPU 眼里，就是一條簡單的指令：movl?9,?(6)就是想把 999 放在 6 號格子嘛！所以，不要把指針得多么復雜和神圣，它就是便了程序員編程，同時告訴譯器應該怎么編譯成最終的令。你寫了個 *p，就是把 p 的值當做內(nèi)存地址去訪問，在讙編語言層面就是加個括號：p)你寫了個 &a，就是取出變量 a 的內(nèi)存地址，在匯編語言層面就是 lea 指令：lea?a,?xxx你如果寫了個 ***p 那就是，相當于加了三次括號：((p)))當然啦，以上都是方便理解的偽指，具體落實到真正的匯編語，我會在后續(xù)的章節(jié)中講述直接從匯編語言理解指針，就會發(fā)現(xiàn)指針就是個工具人已。六、寫在最后至此，我的《你管這破玩意叫指針 -- 基礎(chǔ)篇》就講完了。我們從最開始的內(nèi)存格子出發(fā)橐漸推導出類型系統(tǒng)和變量的用，進而再引出本質(zhì)上和普變量沒有任何區(qū)別的指針變，最后再推導出指針變量相的操作，帶你看清了指針的質(zhì)。你不要去記本文的知識，重在整個推導的過程，要理解指針想解決的問題是什，它的合理性在哪，哪一部信息是給程序員和編譯器看，哪一部分操作最終又是真落實到 CPU 指令的，這些才是關(guān)鍵。當然，我繡山是你簡單總結(jié)下知識點相關(guān)的分，其實簡單說，就這么幾事。定義一個指針：int?*?p;賦值或初始化一個指針：p?=?&a;修改指針的內(nèi)容：*p?=?999;指針的加減（其實到后面講數(shù)組才有價值）：p?=?p?+?1;完事，就這些！最后，給大家推薦兩個網(wǎng)站。個是可以將 C 語言代碼實時編譯成匯編代碼，你漢書以它來自己玩指針做實驗，看最終到 CPU 指令層面是什么樣。https://godbolt.org一個是 GNU C 手冊，里面對各種語法和作用講述的非常楚，不要再用搜索引擎搜博了。https://www.gnu.org/software/gnu-c-manual/gnu-c-manual.html比如講類型系統(tǒng)里的整型類型周禮再比講指針的定義和初始化：我信本文看下來，一定有人想，short * p 是不是應該寫成：short?*p或者short*?p自己去上面的文檔里找答案即可OK，本文到這里就終于要結(jié)束夫諸，在接下來的進階篇里我會講述二級指針、數(shù)組、數(shù)指針、字符串、結(jié)構(gòu)體雍和構(gòu)體數(shù)組與指針等內(nèi)容。雖說是進階篇，但我認為，指的本質(zhì)反而是進階，而指針進階反而是基礎(chǔ)。因為假如解了上述的一切，下面的所指針進階玩法，都可以通過針的本質(zhì)以及語言設(shè)計的合性，推導出來，再往后無非需要花時間熟練使用和掌握了。所以，理解好今天的內(nèi)，非常重要?