C语言关于指针的 a、*a、&a

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C语言关于指针的 a、*a、&a

2023-09-17 16:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.基本概念 1.1 存储单元

存储单元一般应具有存储数据和读写数据的功能，以8位(bit)二进制作为一个存储单元，也就是一个字节。

每个单元有一个地址，是一个整数编码，可以表示为二进制整数。程序中的变量和主存储器的存储单元相对应。

变量的地址对应着存储单元的地址，变量内容对应着单元所存储的数据。

存储地址一般用十六进制数表示，而每一个存储器地址中又存放着一组二进制(或十六进制)表示的数，通常称为该地址的内容。

变量有三个要素是：变量名、变量类型、变量值。

变量代表了一个存储单元，其中的值是可变的，故称为变量。

1.2 C语言的变量

变量a 本质上代表一个存储单元。CPU通过该存储单元的地址访问该存储单元中的数据。所以a本来代表两个值：存储单元的地址和储单元中的数据。于是就有了二异性。

为了消除这种二义性，C语言规定a表示存储单元中的数据，&a表示存储单元的地址。

a存储单元中的数据可以是一个普通数值，也可以是另一个存储单元的地址，比如：

a = &b;

语句就是将b的存储单元的地址存入a存储单元中。

C语言规定*a代表a中存储的地址对应的存储单元中的数据，也就是访问*a就等于访问b，于是*a提供了通过a访问b中的数据的手段。

1.3 操作符 *、& *：取某地址的值（数据内容），运算符后通常跟一个地址 &：取某数据（变量）的地址，运算符后通常跟一个变量 a表示a对应的存储单元中的数据。 &a表示a对应的存储单元的地址。 *a表示：首先，要求a对应的存储单元中的数据一定是另一个存储单元的地址。于是，*a表示另一个存储单元中的数据。

当a声明的类型是int时，a中存储的是一个整数数值，通过a可以访问（读取或修改）这个数值。当a声明的类型是int *时，a中存储的是一个存储单元的地址，而该存储单元中存储的数据是一个整数数值；

通过*a可以访问（读取或修改）这个数值。a == &a 都是该存储单元的地址。当a声明的类型是int *时，a中存储的是一个存储单元的地址，而该存储单元中存储的数据是另外一个存储单元的地址，另外这个存储单元中存储的是一个整数数值；通过**a可以访问（读取或修改）这个数值。

1.4 指针

C语言中，地址也称指针。

计算机中所有数据都必须放在内存中，不同类型的数据所占的字节数不一样，如int型占用4字节，char占用一个字节。我们将内存中字节的编号称为地址（address）或指针（pointer），地址从0开始依次增加。

1.4.1 指针的大小

指针是一个形无符号整型,一个整数,它的大小取决于系统是16 32 还是64位的 16/8=2byte 32/8=4byte 64/8=8byte.

1.4.2 指针指向的内容的大小

指针所指向的内存块所占内存大小.32位编译环境下，char占一个字节,int占2个字节,double占4个字节,long double占8个字节(这是默认的32位编译环境下,在64位下翻倍就是了),所以一个char指针所占内存为4个字节(32位下),所指向的内存区域占1个字节.同理其它类型也是一样的。

2.具体解析 2.1 普通变量（不带*） int i = 100;

此时，普通变量变量名i即地址中的数据（变量值）,也就是100。存在一个地址：&i（表示唯一）。

简单理解：普通变量名=数据。

#include void test () { int i = 100; printf("i-----%i\n",i); printf("&i----%p\n",&i); } int main(int argc, const char * argv[]) { test(); return 0; }

控制台输出

i-----100 &i----0x7ffeefbff51c 2.2 一级指针变量 int *a = &i;

一级指针变量：变量名a实际所指的内容为变量i的地址，即a=&i=&(*a)=*(&a);其中*a表示通过a中的内容（i的地址）取值即i。存在两个地址：&a（唯一表示方式）和a（表示方式不唯一，如上）。

简单理解：指针变量名=地址-------->数据。

#include void test () { int i = 100; printf("i-----%i\n",i); printf("&i----%p\n",&i); int *a; printf("a-----%p\n",a); printf("&a----%p\n",&a); a = &i; printf("a-----%p\n",a); } int main(int argc, const char * argv[]) { test(); return 0; }

控制台输出

i-----100 &i----0x7ffeefbff51c a-----0x0 &a----0x7ffeefbff510 a-----0x7ffeefbff51c Program ended with exit code: 0

变量a声明后没有赋值，其值为0，将&i(也就是i的地址)赋值给a后，a保存了i的地址，这是变量a对应的存储单元存储的数据，而a本身有自己的地址即自身存储单元的地址。（这里说存储单元并不是特别准确，应该是以a地址开头的存储块）

2.3 二级指针变量 int **p = &a;

二级指针变量：变量名p所指内容为一级指针的地址=&a=&(*p)=*(&p）=p，该地址（&（*p））中的内容是*p，其中*p中的内容为i的地址=&i=&（**p）=**（&p）=*p （其中p=&a，a=&i）。

存在三个地址：&p（表示唯一）、p（表示不唯一）、*p（表示不唯一）。

简单理解：指针变量名=地址---------->地址------------>数据。

其中&（*）和*（&）相互抵消功能。

#include void test () { int i = 100; printf("i-----%i\n",i); printf("&i----%p\n",&i); int *a; printf("a-----%p\n",a); printf("&a----%p\n",&a); a = &i; printf("a-----%p\n",a); int **p; p = &a; printf("p-----%p\n",p); printf("*p----%p\n",*p); printf("&p-----%p\n",&p); } int main(int argc, const char * argv[]) { test(); return 0; }

控制台输出

i-----100 &i----0x7ffeefbff51c a-----0x0 &a----0x7ffeefbff510 a-----0x7ffeefbff51c p-----0x7ffeefbff510 *p----0x7ffeefbff51c &p-----0x7ffeefbff508 Program ended with exit code: 0

你可以尝试自己分析一下。

二级指针保存的是一级指针的地址，它的类型是指针变量，而一级指针保存的是指向数据所在的内存单元的地址，虽然都是地址，但是类型是不一样的。

3.指针与数组

C语言中由于指针的灵活性，导致指针能代替数组使用，或者混合使用。容易混淆的是字符数组和字符指针这两个,下面就这两个进行解析。

3.1字符数组 char str[10] = {"hello world"};

当编译这句代码时，编译器会将str数组中的元素从第一个元素开始逐个填入（hello world\0 ）。

由于C语言中没有真正的字符串类型，可以通过字符数组表示字符串，因为它的元素地址是连续的。

C语言中规定数组代表数组所在内存位置的首地址，也是 str[0]的地址，即str = &str[0];

让我们来看一个问题

printf("%s",str);

为什么用首地址就可以输出字符串。

在C语言中字符串常量的本质表示其实是一个地址。

3.2 字符指针 char *s ; s = "Hello";

为什么可以把一个字符串赋给一个指针变量。。

这不是类型不一致吗？？？

C语言中编译器会给字符串常量分配地址，如果 "Hello", 存储在内存中的 0x3000 0x3001 0x3002 0x3003 0x3004 0x3005 .

s = "Hello" ，这是什么操作，对了，地址。

其实真正的意义是 s ="Hello" = 0x3000;

看清楚了吧，Hello 看作是字符串，但是编译器把它看作是地址 0x3000，即字符串常量的本质表现是代表它的第一个字符的地址。。。。。。。。。。

s = 0x3000

那么 %s ，它的原理其实也是通过字符串首地址输出字符串，printf("%s ", s); 传给它的其实是s所保存的字符串的地址。。。

字符数组：

char str[10] = "hello"；

前面已经说了，str = &str[0] ，也等于 "hello"的首地址。。

所以printf("%s",str); 本质也是 printf("%s", 地址");

3.3 char * 与 char a[]; char *s; char a[] ;

前面说到 a代表字符串的首地址，而s这个指针也保存字符串的地址（其实首地址），即第一个字符的地址，这个地址单元中的数据是一个字符，

这也与 s 所指向的 char 一致。

因此可以 s = a;

但是不能 a = s;

C语言中数组名可以复制给指针表示地址，但是却不能赋给给数组名，它是一个常量类型，所以不能修改。。

3.4 char ** 与char * a[] char *a [] ;

由于[] 的优先级高于* 所以a先和 []结合，他还是一个数组，数组中的元素才是char * ，前面讲到char * 是一个变量，保存的地址。。

所以 char *a[ ] = {"China","French","America","German"}；

同过这句可以看到，数组中的元素是字符串，那么sizeof(a) 是多少呢，有人会想到是五个单词的占内存中的全部字节数 6+7+8+7 = 28；

但是其实sizeof(a) = 16；

为什么，前面已经说到，字符串常量的本质是地址，a 数组中的元素为char * 指针，指针变量占四个字节（64bit编译器为8个字节），那么四个元素就是16个字节了

3.4.1 易错的char ** char **s = "hello world";

s的类型是 char ** 而 "hello world "的类型是 char *

虽然都是地址，但是指向的类型不一样，因此，不能这样用。从其本质来分析，"hello world",代表一个地址，比如0x003001,这个地址中的内容是 'h',为 char 型，而 s 也保存一个地址，这个地址中的内容(*s) 是char *　，是一个指针类型，所以两者类型是不一样的。

3.4.2 char **崩溃 char **s; *s = "hello world";

上面的代码貌似是合理的，编译也没有问题，但是 printf("%s",*s),就会崩溃

why??

咱来慢慢推敲一下。。

printf("%s",*s); 时，首先得有s 保存的地址，再在这个地址中找到 char *的地址，即*s;

举例：

s = 0x1000;

在0x1000所在的内存单元中保存了"hello world"的地址 0x003001 ， *s = 0x003001;

这样printf("%s",*s);

这样会先找到 0x1000,然后找到0x003001;

如果直接 char **s;

*s = "hello world";

s 变量中保存的是一个无效随机不可用的地址，谁也不知道它指向哪里。*s 操作会崩溃。。

所以用 char **s 时，要给它分配一个内存地址。

char **s ; s = (char **) malloc(sizeof(char**)); *s = "hello world";

这样 s 给分配了了一个可用的地址，比如 s = 0x412f;

然后在 0x412f所在的内存中的位置，保存 "hello world"的值。

END

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