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C语言指针是什么?1分钟彻底理解C语言指针的概

整理时间:2020-07-07 09:20 热度:°C

  计算机中所有的数据都必须放在内存中,不同类型的数据占用的字节数不一样,例如 int 占用 4 个字节,char 占用 1 个字节。为了正确地访问这些数据,必须为每个字节都编上号码,就像门牌号、身份证号一样,每个字节的编号是唯一的,根据编号可以准确地找到某个字节。

  下图是 4G 内存中每个字节的编号(以十六进制表示):

  4G 内存中每个字节的编号

  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,对于 32 位环境,程序能够使用的内存为 4GB,最小的地址为 0,最大的地址为 0XFFFFFFFF。

  下面的代码演示了如何输出一个地址:

  运行结果:

  0X28FF3C, 0X28FF10

  表示以十六进制形式输出,并附带前缀。a 是一个变量,用来存放整数,需要在前面加来获得它的地址;str 本身就表示字符串的首地址,不需要加。

  C语言中有一个控制符,专门用来以十六进制形式输出地址,不过 %p 的输出格式并不统一,有的编译器带前缀,有的不带,所以此处我们并没有采用。

  C语言用变量来存储数据,用函数来定义一段可以重复使用的代码,它们最终都要放到内存中才能供 CPU 使用。

  数据和代码都以二进制的形式存储在内存中,计算机无法从格式上区分某块内存到底存储的是数据还是代码。当程序被加载到内存后,操作系统会给不同的内存块指定不同的权限,拥有读取和执行权限的内存块就是代码,而拥有读取和写入权限(也可能只有读取权限)的内存块就是数据。

  CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据,程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。如果程序不小心出错,或者开发者有意为之,在 CPU 要写入数据时给它一个代码区域的地址,就会发生内存访问错误。这种内存访问错误会被硬件和操作系统拦截,强制程序崩溃,程序员没有挽救的机会。

  CPU 访问内存时需要的是地址,而不是变量名和函数名!变量名和函数名只是地址的一种助记符,当源文件被编译和链接成可执行程序后,它们都会被替换成地址。编译和链接过程的一项重要任务就是找到这些名称所对应的地址。

  假设变量 a、b、c 在内存中的地址分别是 0X1000、0X2000、0X3000,那么加法运算将会被转换成类似下面的形式:

  表示取值操作,整个表达式的意思是,取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值,将它们相加,把相加的结果赋值给地址为 0X3000 的内存

  变量名和函数名为我们提供了方便,让我们在编写代码的过程中可以使用易于阅读和理解的英文字符串,不用直接面对二进制地址,那场景简直让人崩溃。
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