从零开始学习C语言丨浅谈指针类型

2022-10-31 14:42:29 浏览数 (4)
  本文发布于微信公众号：三玹
昨天不知道是怎么回事，大抵上是脑子突然抽了，竟选了C语言中公认难啃的硬骨头——指针。
一晚上，看了许多关于指针的内容，好像懂了，但是到了今天，想要输出文章的时候又总觉得不得要领，于是又花了一些时间进行研究。


内存
没有内存，指针就没有意义。因此，在学习指针之间，对内存有一定的了解，是有助于指针的学习。
学习过计算机原理的朋友应该都知道，计算机主要由硬件和软件组成的。硬件的五个主要组成的部分：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。而内存，是属于存储器部分，顾名思义是用来存储的一个硬件。
内存不仅是用来存储信息的，同时也承担了构建CPU和外部存储器之间沟通桥梁的作用。这是因为外存相对于内存，外存的读写速度会比较慢，而CPU的速度又是极快的，如果直接从硬盘拿数据，就很浪费CPU高速的运算能力。
前面在学习变量的时候，我们可以知道，每创建一个变量，都会在内存开辟一个空间，空间大小根据变量声明的类型决定。例如一个字符char类型，所占空间大小为 1 Byte；一个整型int类型，所占空间大小为 4 Byte。
每个空间都有一个自己的编号，系统可以根据编号快速定位，从而拿到想要的数据。如果没有这个编号，计算机要怎么拿到相应的数据？想象一下，一个外卖员送外卖，如果不知道你是第几层第几户，那么就要一层一层，一家一户地敲开门确认。那就相当麻烦。
这个编号，就是内存地址，也就是接下来我们要说的指针。
指针
之前说过，如果没有变量名，就要记住内存地址，而内存地址都是十六进制的一组数字，看起来非常抽象。对程序员来说，写代码没有变量是一件极其痛苦的事情。
但现在我们想知道这个变量对应的内存地址是什么，那该怎么找呢？
C语言中提供了寻址运算符，&。在变量名前面加上这个寻址运算符，就可以找到了变量对应的内存地址。
#include<stdio.h>
int main(){
  int a;
  printf("%p", &a);
  return 0;
}
运行结果：0061FF1C
由此可见，内存地址也是一个数据。既然作为一个数据，那么就可以使用变量将其存储起来。而作为一个变量，是需要声明其是属于什么类型的变量。因此，就有了指针变量和指针类型。
声明一个指针变量的格式：
type* var;
type 即指针要指向的变量的数据类型，如int、double、char，或者后面会讲到的void类型、构造类型等；var 即指针的变量名。
指针类型和其他类型最大的区别就是，不同类型的指针所占用的空间大小都是一样的（32位CPU是 4 Byte，64位CPU是 8 Byte）。
既然所有类型的指针所占空间都是一样的，那为什么还要区分指针的类型呢？
这是因为指针变量存储的只是指向的变量的内存地址，如果没有区分类型，当需要从内存中取值的时候，系统就不知道你要从当前指向的地址取几个字节。如果字节数没取好，那么取得的数据就会产生错误。
下面模拟一下如果没有类型，任意取值的结果：
#include<stdio.h>
int main(){
    int a = 123456789;

    char *p1 = (char*)&a;
    printf("只取1个字节的值：%d\n", *p1);

    short *p2 = (short*)&a;
    printf("只取2个字节的值：%d\n", *p2);

    int *p3 = &a;
    printf("取了4个字节的值：%d", *p3);

    return 0;
}
运行结果：
只取1个字节的值：21只取2个字节的值：-13035取了4个字节的值：123456789
指定了指针的类型，很大程度上给程序员解决了很多不必要的麻烦和问题。
指针类型除了可以根据指向的变量的类型进行分类，还有一种按级别分类，而这种分类我更愿意称之为终极之无敌套娃。
先来看一个比喻：
有一天，一个快递员跟你说，你买的快递已经送达了，请注意签收，然后发给你一个取件码。于是，你拿着取件码，来到快递架，打开柜子，发现里面只有一张纸条，上面写着：你的快递放在了第3排第5个。
你找到了纸条上的位置，打开一看，又是一张纸条，上面写着：你的快递放在了第8排第4个。紧接着你有按照上面说的找到了相应位置，打开柜子，总算是拿到了快递了。
这个比喻说的就是一个二级指针。
快递架相当于是内存，每一个快递柜子都是存储单元。纸条上面的信息，即指向的内存地址。快递物件是想要数据。而你，就是计算机系统。
由此可知，一级指针，存放着普通变量的内存地址。
二级指针，存放着一级指针的变量的内存地址。
三级指针……
要这么多的套娃级别的指针是为了什么呢？
这就和数据结构的知识有关联了，这部分就到后面有用到了再详细展开。这会儿学习这些，纯属是为了自己找麻烦。
最后
本篇文章就讲到了这里，关于指针的内容也仅仅是浅尝而止。下一篇文章就回归轻松一点的知识点，运算符。
最后，感谢各位朋友们的支持。如果有什么疑惑的地方或者文中谬误之处，可以在评论指出一起讨论学习。
C

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