指標和陣列

1. 指標

1.1 如何看待下面代碼中的a變數?

1.2. 什么是指標？

2.1. 指標和指標變數又有何不同？我們口語中的"定義一個指標"究竟是什么意思?我們該如何理解這種說法？

2.2.1. 代碼理解

2.2.2. 代碼理解*p進行解參考的時候，p對應的左值還是右值？

3. 為什么要有指標

3.1. 回答一個問題：為何每間宿舍都要有門牌號呢？

3.2. 那又有一個問題：CPU如何拿取資料？

4. 究竟該如何理解編址

5.1. 指標的記憶體布局

5.2. 指標的解參考

5.3. int *p = NULL 和*p=NULL的區別

5.4. 如何將數值存盤到指定的記憶體地址

5.5. 編譯器的bug

本章節文章是作者通過觀看《C語言深度剖析》等各種資料總結的精華，基礎部分省略了不少，是為了讓大家能夠更加深入了解C語言的魅力！因為為了避免與之前的文章發生贅述，所以就直接講作者認為的精華部分哈！現在正文開始!

誰都不能阻擋你成為更優秀的人，

指標和陣列

1. 指標

指標是什么

在回答這個問題之前，我想先問：

1.1 如何看待下面代碼中的a變數?

反匯編可以看一下:

重新理解變數：

定義一個變數，本質是在記憶體中根據型別來進行開辟空間，有了空間，就必須具有地址來標識空間，來方便 CPU 進行尋址，有了空間，就可以把資料保存起來，所以，目前我們先討論變數的空間和內容這兩個概念

1.2. 什么是指標？

指標就是地址！那么地址本質是什么呢？地址是資料，那么資料可不可以被保存在變數空間里面呢？當然可以，

1.3. 有沒有指標變數這個概念？

保存指標 ( 地址 ) 資料的變數就叫做指標變數

2.1. 指標和指標變數又有何不同？我們口語中的"定義一個指標"究竟是什么意思?我們該如何理解這種說法？

嚴格意義上，指標和指標變數是不同的，指標就是地址值，而指標變數是 C 中的變數，要在特定區域開辟空間，要用來保存地址資料，還可以被取地址，( 先分開 )

但是，我們經常在口語化表達的時候，又經常將這兩個概念混合，具體原因無從考證，不過個人認為與最早的 C 資料 ( 書，檔案之類) 的翻譯有關，然后，書與書之間互相借鑒，形成了這樣的說法，同時，簡化說法，也更符合人的表達習慣，估計老外也是這么想的，( 在關聯 )

那么我們以后怎么認為呢？我們分開理解，但是依舊關聯使用，自己使用的時候，混合使用可以，和別人討論，最好明確概念，

2.2.1. 代碼理解

所以說我們平時使用的指標，嚴格上講是指標變數（因為有左值右值），

個人認為最好區分指標和指標變數的方法就是：

有沒有用他的空間，或是說他有沒有開辟空間，有就是指標變數，

2.2.2. 代碼理解*p進行解參考的時候，p對應的左值還是右值？

int a=10;

int *p=&a;

*p=10;

int b=*p;

左邊是*p取的是a的空間（左值），是把10放了進去，

右邊的*p取的是a的值（右值），是把a放進了b的空間，

對指標解參考，代表的是指標所指向的目標，

結論：指標就是地址，指標變數是一個變數，變數內部保存指標(地址)資料，

3. 為什么要有指標

3.1. 回答一個問題：為何每間宿舍都要有門牌號呢？

如果要一個外人來宿舍找你，是不是有門牌號更好找？

結論：提高查找效率，

類比到計算機中

CPU在記憶體中尋址的基本單位是多大？

在32位機器下，最多能夠識別多大的物理記憶體？

既然CPU尋址按照位元組尋址，但是記憶體又很大，所以，記憶體可以看做眾多位元組的集合

其中，每個記憶體位元組空間，相當于一個學生宿舍，位元組空間里面能放8個位元位,就好比同學們住的八人間，每個人是一個位元位，

每間宿舍都有門牌號就等價于每個位元組空間對應的地址，即該空間對應的指標，

那么，為何要存在指標呢？

為了CPU尋址的效率，如果沒有，該怎么找在位元組空間中的資料呢?

3.2. 那又有一個問題：CPU如何拿取資料？

CPU首先要先知道拿取資料的地址，這個地址是記憶體通過地址總線傳輸給CPU的，然后CPU拿著這個地址又通過資料總線去記憶體讀取資料，

4. 究竟該如何理解編址

首先，必須理解，計算機內是有很多的硬體單元，而硬體單元是要互相協同作業的，所謂的協同，至少相互之間要能夠進行資料傳遞，

但是硬體與硬體之間是互相獨立的，那么如何通信呢？答案很簡單，用"線"連起來，

而CPU和記憶體之間也是有大量的資料互動的，所以，兩者必須也用線連起來，

不過，我們今天關心一組線，叫做地址總線，

CPU訪問記憶體中的某個位元組空間，必須知道這個位元組空間在記憶體的什么位置，而因為記憶體中位元組很多，所以需要給記憶體進行編址(就如同宿舍很多，需要給宿舍編號一樣)

計算機中的編址，并不是把每個位元組的地址記錄下來，而是通過硬體設計完成的，

鋼琴吉他上面沒有寫上“都瑞咪發嗦啦”這樣的資訊，但演奏者照樣能夠準確找到每一個琴弦的每一個位置，這是為何？因為制造商已經在樂器硬體層面上設計好了，并且所有的演奏者都知道，本質是一種約定出來的共識！

硬體編址也是如此

我們可以簡單理解，32位機器有32根地址總線，每根線只有兩態，表示0,1【電脈沖有無】，那么一根線，就能表示2中含義，2根線就能表示4中含義，依次類推，32根地址線，就能表示2^32中含義，每一種含義都代表一個地址，

地址資訊被下達給記憶體，在記憶體內部，就可以找到改地址對應的資料，將資料在通過資料總線傳入CPU內暫存器，

地址總線上發出的地址資訊

5.1. 指標的記憶體布局

int a = 10; 
int *p = &a;

1. 這里定義了幾個變數？在哪里定義的？

2. 一個整形，有4個位元組，那么應該有4個地址！那么&a取了哪一個地址?那么如何全部訪問這4個位元組呢？

3. 如何正確的畫出指標指向圖？

1.兩個，一個整型變數a，一個指標變數p，

2.取的最低的地址，訪問就是從最低的地址連續訪問4個位元組，（int）

3.如下圖：

5.2. 指標的解參考

我們可以通過這些圖看理解代碼的意思：

那又有一個問題：*p用的是左值還是右值？

int a=10； int*p=&a；

*p：*是一個運算子，*p的那一個運算式，*p使用的是左值還是右值？

（看下圖）雖然我們把地址放到了變數p里面，但是在我們用的時候是直接訪問該變數里面的地址，是直接訪問目標地址的，所以右邊的式子是等于左邊的（上面的圖），所以我們對指標解參考相當于使用的指標變數的右值（地址；內容），所以說對指標變數解參考的時候，是直接訪問該指標變數里面保存的地址所指向的變數就可以了，其實也就是之前說的：在同型別情況下，對指標解參考，代表指標所指向的目標（a的值，10），（當然這里說p也是直接訪問地址，那為什么還要p呢？其實就是為了方便書寫，額，可能還有好理解！）

這種情況也和上面是一樣的：

什么是直接訪問和間接訪問？

5.3. int p = NULL 和p=NULL的區別

p是變數，在這里充當左值也就是說把NULL放進p的空間，即p的值從01改為了全0，

此時的*p為左值，充當a的空間，

PS：

但是含義不同（型別不同），所以使用不準確可能會有報警，

5.4. 如何將數值存盤到指定的記憶體地址

知道了指標的本質就是地址，地址就是資料，那么我們可以直接通過地址資料對變數進行訪問嗎？

題外話：大部分技術書，一定是落后于行業的，這本書也是，目前主流的編譯器和作業系統，為了安全，已經有了很多記憶體保護的機制，我們目前的win和Linux都有堆疊隨機化這樣的機制來方式黑客對用戶資料地址進行預測，當然，還有其他的堆疊保護機制，比如“金絲雀”技術之類的，

經過試驗，目前vs2013和Centos7上，使用C語言定義的區域變數，在每次運行的時候，地址都是不同的，經過試驗發現，定義全域變數，每次更改代碼，地址也會發生變化，所以這個實驗沒法正確做出來，但是程式崩潰，也能說明問題，

//demo

#include<stdio.h>

#include <windows.h>

int main ()

{

int a = 10 ; // 假設 a 變數的地址是 0x12345678 ，那么訪問 a 變數，還可以直接通過指標方式進行訪問

printf ( "%d\n" , * ( int* ) 0x12345678 ); // 本質是一種直接尋址的方式

* ( int* ) 0x12345678 = 100 ; // 本質是一種直接尋址的方式

// 所以， C 語言通過 int*p = &a; 這種指標變數的方式，訪問目標資料有什么好處呢？

system ( "pause" );

return 0 ;

}