初识指针（指针和指针变量、如何理解地址、指针类型的意义、void*指针、野指针、空指针）（笔记）

一、指针的概念

指针是一个特殊的变量，它里面存储的数值被解释成为内存里的一个地址。

指针所指向的内存区：

在函数调用时就会创建一个栈桢,在栈桢中内存被划分为一个一个的单元,

其中每个内存单元能存放8个比特位(一个字节),每个单元也有一个编号。

*：解引用操作符

&：取地址操作符

内存单元的编号 = 地址 = 指针

int main()
{
	int a = 10;//创建一个变量a,并赋值为10
	//在内存上申请4个字节的空间,存放10

	printf("%p\n", &a);//000000B633B8FBE4	以16进制的形式输出
	//只输出起始(低)位置,后面的地址依次加1;
	//&取出地址操作符

	int* pa = &a;//pa指针变量 - 存放地址 - 地址又被存放指针
	//int* pa,变量的类型,变量的名字	(变量 即 存放的地址)

	*pa;//*解引用操作符,*pa等价于a
	//&   ---   *
	//取地址     解引用
	return 0;
}

二、指针和指针变量

指针：地址 指针变量：变量-存放地址

指针变量用来存放地址的,指针变量并不完全等同指针, 但口头上 指针 一般是 指针变量

2.1指针变量的大小

1.指针变量是专门用来存放地址的,指针变量的大小取决于一个地址存放需要多大空间 32位机器上:地址线32根,地址的二进制序列就是32bit位 - 要把这个地址存起来, 需要4个字节的空间,也就是32bit位的空间 所以:32位机器上指针变量的大小是4个字节! 2.32位平台下地址是32个bit,指针变量的大小是4个字节 64位平台下地址是64个bit,指针变量的大小是8个字节

三、如何理解地址:

计算机中硬件单元要互相协同工作(协同:互相进行数据传递)， 但是硬件和硬件之间相互独立,故用"线"连接起来(物理上的)， 而CPU和内存之间也有大量的数据交互，所以两者也用线连接起来。 CPU访问内存中的某个字节空间，必须知道这个字节空间在内存的什么位置， 而因为内存中的字节很多，所以需要给内存编号。 计算机中的编址，并不是把每个字节的地址记录下来， 而是通过硬件设计完成的。 可以简单理解为:32位的机器就有32根地址总线，每根线只有两态， 表示0,1[电脉冲有无]，那么一根线就能表示2中含义，2根线就能有4种含义。 依此类推，32根地址线,就能表示2^32种含义，每一种含义都代表一个地址。 地址信息被下达给内存，在内存上,就可以找到该地址对应的数据， 将数据在通过数据总线传入CPU内寄存器。

四、指针类型的意义（为什么不用ptr_t p代表所有指针）

1.指针解引用的时候有多大权限 （如果一个指针代替所有的话，解引用时的字节与变量定义类型不同） 2.指针类型决定了指针向前或向后走一步有多大(距离)

/*指针解引用的权限*/
int main()
{
	int a = 0x11223344;
	char* pa = &a;//pa可以存放下a的地址


	*pa = 0;//解引用时这样只能改第一个字节，但是int型有四个字节
	printf("%p", *pa);
	return 0;
}

/*指针解引用的时候有多大权限*/

int main()
{
	int a = 10;
	int* pa = &a;
	char* pc = (char*)&a;//int*

	printf("pa = %d", pa); //9697748
	printf("pc = %d", pc); //9697748
	printf("pa + 1 = %d", pa + 1); //9697752
	printf("pc + 1 = %d", pc + 1); //9697749
}

五、void*指针:无具体指针(泛型指针)

这种类型的指针可以用来接受任意类型的地址,但也有局限性, void*类型的指针,局限性在于他不能直接进行指针的+-整数和解引用的运算

有什么用: 一般void*类型的指针是使用在函数参数的部分,用来接收不同数据类型的地址, 这样可以实现泛型编程的效果,使得一个函数来处理多种类型的数据

注意： void*类型的指针不能直接进行解引用的操作 void* 类型的指针也不能进行指针计算的操作

int main()
{
	int* a = 10;
	char* ch = 'w';
	void* pv = &a;//int*
	void* pv2 = &a;//char*
	
	//*pv = 20;//err	void*类型的指针不能直接进行解引用的操作
	//pv++;//err	void* 类型的指针也不能加减一的操作

	return 0;
}

六、野指针:

指针指向的位置是不可知的(随机的,不正确的,没有明确限制的)

使用完指针后未将其置为NULL，导致该指针指向的内存地址仍然被占用，但该指针却不受控制。野指针是C语言中一个常见的内存泄漏问题。如果程序中存在野指针，当程序再次申请内存时，可能会将之前已经释放的内存分配给新的变量，导致程序出现不可预测的行为，甚至崩溃。

野指针成因： 1. 指针未初始化 2.指针越界访问造成野指针 3.指针指向的空间释放

1. 指针未初始化

int main()
{
	int* ptr;//野指针,没有初始化
	*ptr = 20;//非法访问内存了
	printf("%p\n", ptr);

	return 0;
}

2.指针越界访问造成野指针

int main()
{
	int arr[5] = { 0 };
	//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
	int i = 0;
	int* p = arr;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		*p = 1;
		p++;//数组越界访问
	}

	return 0;
}

3.指针指向的空间释放

int* test()
{
	int a = 10;
	//...
	return &a;
}

int main()
{
	int* p = test();
	printf("hehe\n");//为什么这里加了一个代码,这里的值就变了

	printf("%d\n", *p);//

	return 0;
}

如何规避野指针?

1.指针初始化 如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪里， 可以给指针赋值NULL。 NULL 是C语言中定义的一个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是无法使用的，读写该地址会报错。 2.小心指针越界 一个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。 3.指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性? 当指针变量指向一块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使用这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的一个规则就是：只要是NULL指针就不去访问，同时使用指针之前可以判断指针是否为NULL。 4.避免返回局部变量的地址? 如造成野指针的第3个例子，不要返回局部变量的地址。

七、空指针

空指针是一个特殊的数据类型，它的值定义为NULL。空指针不同于NULL的整数表示，它是一个指针变量的特殊值，表示该指针变量不指向任何有效的内存地址。 使用空指针进行解引用操作会导致程序崩溃，因为没有任何有效的内存地址可供访问。在C语言中，空指针主要用于表示指针变量没有指向任何有效的内存地址，例如未初始化的指针变量或已释放的内存块。

int *ptr = NULL;  
if (ptr != NULL) {  
    // 执行解引用操作  
    printf("%d", *ptr);  
} else {  
    printf("空指针");  
}