从零开始学习C语言丨浅谈指针类型

三玹 2022-10-31 14:42:29 浏览数 (223)
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  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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