C语言指针及占据内存空间
第一、了解内存空间
本文章文字有点多,会有点枯燥,配合图文一起看可以缓解枯燥,耐心阅读哦!!!
先了解内存地址,才更好的理解指针!
我们可以把内存想象为成一列很长很长的货运火车,有很多大小相同的车厢,而每个车厢正好相当于在内存中表示一个字节
。这些车厢装着不同的货物,就像我们的内存要存着各式各样的数据。
多啰嗦一下
我们平时在电脑上能够听音乐、看视频和文章,其实看到的这些东西就是内存中每个“车厢”里面的数据,这些数据最终还是由二进制0/1演变而成。
虽然视频、文章、音乐等这些信息在我们眼里是不同的,但对于计算机来说它们在内存中都是以二进制的形式来表示。
因为我们要知道去哪存或取数据,所以内存中每个字节都有对应的编号,就像火车上的车厢编号一样。而这个内存中每个字节的编号就是我们常说的内存地址,是按一个字节接着一个字节的次序进行编址。如下图所示:
凡事多问几个为什么?
1. 为什么内存地址都有0x开头?
0x 开头代表以十六进制来表示的意思。
2. 为什么我们平时看到内存地址是这样的呢?如图:
因为内存容量很大,容量大字节数自然也多了,所以需要更多位来编址内存地址。上图的(0x00 ...)内存地址这里只是便于理解!
3. 为什么我那么菜呢?
哈哈哈......你心里没点*数吗?
关于内存字节
- 1个内存地址只存1个字节 (Byte);
- 1个字节等于8位二进制,每一位二进制的0或1,叫“比特”(bit);
- 比特是最小单位,字节是比特的集合,也是一个单位;
内存给数据类型地址分配如下:
- char:占一个字节分配一个地址;
- int: 占四个字节分配四个地址;
- 还有long、float、double等类型,等着你来动手测试。
可以使用sizeof进行验证:
#include<stdio.h>
int main () {
printf("sizeof(char)=%u\n",sizeof(char));
printf("sizeof(int)=%u\n",sizeof(int));
return ;
}
结果如下:
第二、理解指针
不要把指针想得太复杂,指针的实质就是内存“地址”,可以说指针就是地址,其实指针就是保存地址的变量。
拿普通变量跟指针变量做比较:
char a; // 定义一个变量a,用于保存char类型的数据;
char *b; // 定义一个指针变量b,用于保存一个内存地址,这个内存地址上的数据必须是char类型的。
举个例子,给指针变量进行赋值:
#include<stdio.h>
int main () {
char a = ; // char 类型占一个字节;
char *b = &a; // “&”是取变量的地址,取出a在内存中的地址;
// 赋值给b指针,此时b变量存储的就是a地址。
printf("我是a变量的值:%d\n",*b); // *b表示输出b里面存储的地址上的数据;
// 证明b上存储的是a的地址;
printf("我是a的地址:%p\n",&a);
printf("我是b变量的值:%p\n",b);
return ;
}
输出结果为:
我是a变量的值:
我是a的地址:000000000062FE17
我是b变量的值:000000000062FE17
通过画图来理解:
通过指针间接性修改变量的值
char a = ;
char *b = &a;
printf("初始值:a=%d,*b=%d\n",a,*b);
*b = ; // 其实操作的就是变量a本身的值;
printf("修改后:a=%d,*b=%d\n",a,*b);
------------------------------------------
输出结果为:
初始值:a=,*b=
修改后:a=,*b=
指针类型的概念
我们知道char类型的数据只占一个字节,有很多类型是需要多个字节来存储的,像int类型的数据就需要四个字节来存储(根据平台不同,长度也有可能不一致)。
对于int类型的指针从当前字节(地址)开始共四个字节(地址)都是属于该变量的值, 而对于char类型则只表示当前字节(地址)。代码如下:
int a = ;
int * p1 = &a;
char * p2 = (char *)&a; // 这里需要强制转换一下类型
printf("*p1=%d,*p2=%d\n",*p1,*p2);
-----------------------
输出:*p1=,*p2=
通过画图来便于理解:
通过上文我们已经对int类型指针有所了解了,*p1的输出是在我们预算范围之内的,但是为什么*p2输出的值是3呢?
重点,敲黑板!!!
因为计算机是使用二进制来表示数字的,上面(259)十进制转换二进制是 [100000011],由于一个int类型变量占用四个字节,8位二进制为一个字节,补齐高位的0后,则 [00000000 00000000 00000001 00000011],每8位二进制(一个字节)换算为十进制,则 [0 0 1 3]。
此时你应该差不多明白*p2为什么输出的值为3了吧,但是内存地址中有个概念叫"大小端模式",就会有两种不同的排序:[0 0 1 3] or [3 1 0 0]。
由于计算机读取*p2的地址是0x00,所以直接输出这个地址上的数据,你也可以试着改一下,把259换成258/257等,看看是否正如所说。
验证它们存储地址,代码如下:
int a = ;
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);
输出结果正如我们预想的:
当你看到这里的时候,你只是刚刚认识指针而已,以上是我们俗称的一级指针,一级指针是比较简单的,还有二级指针和多级指针,更绕、更难理解,接下来介绍一下二级指针。
在讲二级指针前,我们是否有疑问:什么是一级指针?什么是二级指针呢?两者有什么区别呢?
- 一级指针存储变量的地址,通过这个地址"直接获取"变量的数据。
- 二级指针存储一级指针的地址,二级指针通过一级指针"间接获取"获取变量的数据。
- 多级指针以此类推,个人理解,讲的不对欢迎指正。
再坚持一下,精彩在"下面"!!![/滑稽]
二级指针
“指针的指针”也就是我们俗称的二级指针。
什么是“指针的指针”,例如下面代码:
char a = ;
char * p1 = &a;
char ** p2= &p1;
printf("*p=%d,**p2=%d\n",*p1,**p2); // 输出:*p1=5,**p2=5
通过画图来理解:
多级指针也就是指针的指针的指针.....,以此类推即可。
第三、指针运算问题
指针运算是根据指针的类型不同而进行运算的,因类型的不同,在加1/减1操作时,内存分配的空间也不同。
又拿int类型和char类型来作比较,代码如下:
char类型+1:从输出结果可以看出地址是递增1的,正符合char类型占一个字节的说法。
char c = 'h';
char *a = &c;
for (int i=;i<;i++){
printf("a+1=0x%p\n",a + i);
}
--------------------------------
输出结果:
a+=0x000000000062FE0F
a+=0x000000000062FE10
a+=0x000000000062FE11
int类型+1:输出的地址之间相差为4,正是int类型占据空间。
int c = ;
int *a = &c;
for (int i=;i<;i++){
printf("a+1=0x%p\n",a + i);
}
--------------------------------
输出结果:
a+=0x000000000062FE0C
a+=0x000000000062FE10
a+=0x000000000062FE14
char类型和int类型分别+1在内存中地址分配,如图:
指针就介绍到这里,这只是指针的基础,还有数组指针、指针数组、null指针、void指针等等知识,还需要学习,后续继续更新。
以上有不恰当或者讲得不对的地方,希望各位留言指正,谢谢!
站在巨人的肩膀上!
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