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本文來自微信公號：低并發(fā)編程 （ID：dibingfa），作者：閃客原文平山題《你管這破玩意指針？》本系列三篇，用破玩意方式徹底理解好針的本質(zhì)：你管破玩意叫指針 -- 基礎(chǔ)篇你管這破玩意叫指針 -- 進(jìn)階篇你管這破玩意驕山指針 -- 變態(tài)篇話不多說，開始！內(nèi)存通常被嚴(yán)謹(jǐn)?shù)禺?下面這個樣子，個下方是低地址方是高地址的格樓。但我今天換畫法，畫成下面個樣子。每個格代表內(nèi)存中的 1 個字節(jié)（8 位），格子上的數(shù)就代表內(nèi)存地址我也直接用 10 進(jìn)制來表示了，免得 16 進(jìn)制又算不明白了。前內(nèi)存是完全空，格子里沒有任內(nèi)容。試想一下如果你忘掉所有語法規(guī)則和編程范，你會如何描對這些內(nèi)存格子操作呢？一、類系統(tǒng)很簡單，往子 3 處放個數(shù)字 29，往格子 6 處放個數(shù)字 38，就這么簡單直接地描羅羅即。但是這樣說話麻煩了，什么往子 3 處放個數(shù)字 29 的，廢話太多，也不方不講感情的計算去理解。那我們定個指令，使用 mov $x, (y) 表示把數(shù)字 x 放入格子 y，如下：mov?,?(3)mov?,?(6)這就表示剛剛說的：數(shù)字?29?放入內(nèi)存格子?3把數(shù)字?38?放入內(nèi)存格子?6是不是太簡單了？別急好戲馬上開始！果要把數(shù)字 999 放入內(nèi)存格子 8，該怎么辦呢？由于 1 個格子表示 1 個字節(jié)，只有 8 位，因此只能表示 256 個數(shù)字，要么是有符號的 -128 ~ 127，要么是無符號的 0 ~255，顯然數(shù)字 999 無法放在 1 個格子內(nèi)，只能占用 2 個格子了。那也好辦就這么說，把數(shù) 999 放入格子 8，連續(xù)占用兩個格子。但這，我們剛剛的 mov 指令就得改改了，不但要表 "存放" 這個含義，還得表示用了多少個格子我們用 movb 表示只占 1 個字節(jié)，用 movw 表示占用 2 個字節(jié)。那么，剛剛的三絜鉤數(shù)，就分別可以這用指令來表示了movb?,?(3)movb?,?(6)movw?9,?(8)含義就是：把數(shù)?29?放入內(nèi)存格子?3，占?1?字節(jié)把數(shù)字?38?放入內(nèi)存格子?6，占?1?字節(jié)把數(shù)字?999?放入內(nèi)存格?8，占?2?個字節(jié)OK，既然有了 1 字節(jié)和 2 字節(jié)的的指令，不妨再設(shè)計下飛鼠 movl 表示 4 字節(jié)，movq 表示 8 字節(jié) ...movb?占用?1?字節(jié)movw?占用?2?字節(jié)movl?占用?4?字節(jié)movq?占用?8?字節(jié)不知不覺，類型系鶉鳥被你悄悄設(shè)計出了！當(dāng)然，雖然只是個半成品。、變量你不斷地不同格子里放數(shù)。比如我把我的齡放在 11 號格子（占 1 字節(jié)），把我的月放在 14 號格子（占 4 字節(jié)）。現(xiàn)在我們的存已經(jīng)非?；靵y，你根本記不住來的 3 號格子放的數(shù)據(jù)表示螽槦，11 號格子又表示什么，只能過看數(shù)字知道 14 號格子里放的確實是我的月薪這該怎么辦呢？加一層抽象嘛！們給這些放了我數(shù)據(jù)的格子，都上個標(biāo)簽，就可不用再記那些無義的格子編號了這樣以來，其實們也不再關(guān)心，些標(biāo)簽到底在哪格子里，只要給找到格子把我的據(jù)放進(jìn)去就可以。movb?,?amovb?,?bmovw?9,?cmovb?,?agemovl?47483647,?salary當(dāng)然，我還需要通過這個標(biāo)簽，我剛剛放進(jìn)去的據(jù)找出來。這很單，但存在一個題，放進(jìn)去的時，我們可以通過 movb，movw，movl 等知道占用多少個子。而取出來的候，標(biāo)簽上可沒寫這個數(shù)據(jù)占用多少個格子，這有問題的。因此在定義這個標(biāo)簽，不能光取個名，還需要有個信就是，這個標(biāo)簽應(yīng)的數(shù)據(jù)，占了少個格子。我們效仿剛剛的存放作，也規(guī)定一系單詞，來修飾這標(biāo)簽，表示占用多少個格子。char 表示 1 個字節(jié)，short 表示 2 個字節(jié)，int 表示 4 個字節(jié)，long 表示 8 個字節(jié) ...于是乎剛剛的 5 個數(shù)據(jù)，就可以表示為如下宣山：char?a?=?29;char?b?=?38;short?c?=?999;char?age?=?18;int?salary?=?2147483647;行了，我也別藏著掖燭陰，相信大家也知，這里就是 C 語言的寫法，而剛那堆 mov 是匯編語言的寫。這些 char a，char b，int salary 等，就是變量！記住，量不但要有名字還得有類型！三變量定義與賦值實，剛剛的寫法是把變量的定義賦值操作寫在一了。比如有如下句：int?a?=?1;實際上是分成兩步的：//?變量的定義int?a;//?變量的賦值（此處可以叫變量的初化）a?=?1;其中變量的定義為了方便程序員面去用它，這部不是給 CPU 看的。而變量的值才是真正在內(nèi)中把數(shù)據(jù)放進(jìn)去這部分才真正涉 CPU 具體指令的執(zhí)行。也就說，如果你僅僅義了一個變量 int a; 但是沒有給它初始化賦值操作，那么終在 CPU 執(zhí)行指令的時候，個定義根本就沒任何體現(xiàn)。四、針現(xiàn)在，讓我們內(nèi)存清空，回到開始的那一片凈上。我們來搞點樣。我將我的密（1234）存儲在一個 short a 中，假設(shè)這個變量 a 被放在了 6 號格子處。同時，我這個變量 a 的地址，也就是 6 這個數(shù)字，存儲在另一個變量 int p 中，假設(shè)這個變量 p 被放在了 1 號格子處。這樣，尋找我密碼的方，就是先通過 p 所在的內(nèi)存地址找到里面存的值也就是 a 的內(nèi)存地址 6，再通過 a 的內(nèi)存地址找到里面存的，也就是我要找密碼 1234。我們可以用下面代碼來表示剛剛存放邏輯。short?a?=?1234;//?假設(shè)?a?被放在了?6?號格子處int?p?=?6;這里的 p 和 a 都是變量，只不過，p 這個變量有點特殊，里面存放的值是個內(nèi)存地址，我把 p 這個變量形象地成為指鶉鳥量，簡稱指針。過，這樣有幾個題，我一個個來。1. 取地址首先，我們在編碼段，無法知道也需知道變量 a 會存放在哪里，然就失去了標(biāo)簽含義，又回到了要關(guān)心具體的內(nèi)地址（也就是格編號）的時代了所以，我們應(yīng)該個方法，來在編階段表示變量 a 的地址的含義，姑且就叫太山 &a 吧。那么我們的代碼，就可以優(yōu)為：short?a?=?1234;//?假設(shè)?a?的地址是?6//?那么下面的?p?就等于?6int?p?=?&a;用圖來表示就是：2. 指針變量本身的大小聞獜放到這個變量 p 身上，雖然本質(zhì)上這個變量 p 里面存放的就是個數(shù)值，假設(shè)是 6，但是它卻表示了一個內(nèi)存地陽山值。如果讓程序隨便規(guī)定這個變 p 的數(shù)據(jù)類型（也就是占多少字節(jié)），那顯然易出問題。比如存地址是 999，那么我用一個 char 類型的變量 p 來存放它，就會有問犰狳我們在編碼階段無法確定一個變的內(nèi)存地址是多的，所以用什么型的變量來存放，也是無法判斷。所以，最穩(wěn)妥辦法就是，用一完全能容納所有存地址范圍的變類型來存放指針量。我們姑且認(rèn)我們是在一個 32 位的系統(tǒng)上，那么用一個 4 字節(jié)大小的變量存放，就可以了（當(dāng)然，實際上取決于你的編譯的位數(shù)）現(xiàn)在，們的指針變量所用的內(nèi)存大小，是固定的 4 個字節(jié)，也就是 4 個格子。程序員無需也無法修改個大小，那么我就可以把 p 前面的數(shù)據(jù)類型去了。short?a?=?1234;p?=?&a;3. 指針變量的類型剛剛我們解了指針變量本身占用的內(nèi)存大小但是還有一個問沒有解決，就是針變量里存放的存地址處的變量大小。也就是說上面的指針變量 p 里雖然存放了變量 a 的內(nèi)存地址 6，但是指針變量 p 卻沒有任何信息，來明內(nèi)存地址 6 處的變量，它的小是多少。假如我們認(rèn)為內(nèi)存地 6 處的變量是個 char 類型，也就是只占了一個字節(jié)，那顯然，會取出一不符合預(yù)期的值當(dāng)然，如果認(rèn)為 6 處的變量是個 int 類型，占 4 個字節(jié)，雖然數(shù)值上可能有問題，但從某程度上講也是不符合預(yù)期的（假 8 號和 9 號格子里有其他容，那就更不符預(yù)期了）。所以必須得完全按照量本身的類型，就是 short 類型來讀取此內(nèi)存地址處的值，是正確的。那我應(yīng)該如何表示這信息呢？即如何示，變量 p 是一個指針，且這指針里面存放的存地址處的變量類型是 short。很好辦，直接說答案吧黎short?a?=?1234;short?*?p?=?&a;p 前面的 * 表示變量 p 是一個指針類型，再前面的 short 表示該指針指向的內(nèi)存址處的變量，是 short 類型的變量。當(dāng)然更準(zhǔn)確的說法是指針 p 將會按照 short 類型的變量來讀它指向的內(nèi)存，于那里到底是什，無所謂。注意，這個 short 并不是表示指針變量本身的大占 2 個字節(jié)，指針變量本身我前面說過了，就固定的 4 字節(jié)大小。不過總是樣說太繞口了，后我們就說，變 p 是個 short * 類型的指針，就可以。用上面的圖形地說就是，右邊量 a 藍(lán)色的填充，表示 a 是個 short 類型，而外面的線框框，表示指 p 按照 short 類型的變量來 "解讀" 內(nèi)存地址 6 處的數(shù)值。兩者相配了，就是 "正確" 的編程代碼了。當(dāng)然，這里 "正確"，是說給程序員聽的，CPU 才不關(guān)心。4. 指針?biāo)赶虻闹瞪厦嫖覀儏枋?可以獲得某個變的地址，比如獲 a 的地址就是：&a同時我們也可以定義一個指變量，比如定義個 short * 類型的指針變量 p：short?*?p;并且，我們通過直接值操作，可以給針變量進(jìn)行初始：p?=?&a;當(dāng)然，上面的代也可以連起來寫即指針變量 p 的定義與初始化在同一行：short?*?p?=?&a;不過，我們還沒有一個方，來表示指針變 p 所指向的那塊內(nèi)存。那我們發(fā)明一個，比如把 p 所指向的那塊內(nèi)存的值改 999，可以這樣寫。*p?=?999;這里的 * 就表示 "指向" 的含義，即 *p 不是說 p 這個變量的內(nèi)存地址，而是燭陰 p 這個變量里存的內(nèi)容當(dāng)做內(nèi)存址來看，指向這內(nèi)存地址。用圖示就是：所以連來一個完整的程就是：short?a?=?1234;//?指針的定義short?*?p;//?指針的初始化，也指針變量本身的p?=?&a;//?指針變量所指向的內(nèi)存服山址的*p?=?999;執(zhí)行過后，a 的值會變成 999，或者說 6 號格子與 7 號格子里的值會變 999。5. 指針的加減如果一個普通變量 +1，比如說：int?a?=?1;int?b?=?a?+?1;那顯然，b 的值應(yīng)該是 2，毫無疑問。但是如果對一指針變量 +1，會怎么樣呢？int?a?=?1;int?*p?=?&a;int?*p2?=?p?+?1;我們假設(shè)變量 a 放在了格子 1 處。變量 a 的值是什么，以及變量 p 被放在了哪里，我們都不天山心，只盯著 p 的值看，顯然，一開的時候是 1。（為方便演示，下的圖直接表示 p 所指向的內(nèi)存地址，風(fēng)伯不是 p 本身所在的內(nèi)存址）我們先不考，p + 1 應(yīng)該是幾，如果讓來設(shè)計這個語言你覺得 p + 1 是幾比較好呢？我認(rèn)為，只有種較為合理的設(shè)。第一種，p + 1 就等于 2，就簡簡單單當(dāng)數(shù)值進(jìn)行加法運而已。第二種，p + 1 等于 5，即跨過一個 p 所指向的內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)類型大小，也就是 4 字節(jié)的 int。你覺得那種比合理呢？那顯然第二種嘛！不然普通變量有啥區(qū)了，你既然設(shè)計了指針變量這個意，就需要讓它揮點方便程序員作用，這才是你計它的真正目的當(dāng)然你不服，你想讓這個 int * 類型的指針變量，就真真正在數(shù)值上只 +1，也就是讓 p 等于 2，該怎么辦呢？很簡單后照成三步就好了：一步，把 int * 類型的 p 強轉(zhuǎn)為 char * 類型的 p。第二步，p + 1。第三步，再把 char * 類型的 p 強轉(zhuǎn)為 int * 類型。完事！用代碼表示就赤鱬p?=?(int?*)((char?*)p?+?1);你會看到，C 語言項目中經(jīng)常使用這樣的欽原。當(dāng)然，你這一花里胡哨的操作在 CPU 眼里，就是對一個內(nèi)地址處的值簡簡單地 +1 而已。五、指針的本我們看上面的一圖：其實，別看面又 short * p 又 short a 的，這是給程序員編譯器看的。在 CPU 眼里，根本沒有這些眼花亂的標(biāo)簽，以及花八門的解讀，是 0 ~ 4 號格子里存了個字 6，然后 6 ~ 7 號格子里存了個數(shù)字 1234，僅此而已。更進(jìn)一步講，實就只是 1 號格子里存儲了數(shù) 6（234 號格子是空的），6 號格子里存儲了數(shù)字 12，7 號格子里存儲了字 34。（當(dāng)然實際得轉(zhuǎn)換成二制，再結(jié)合大端還是小端序來看，我這里就是簡直觀告訴大家 CPU 才不管那么多，就一個格驩疏個格子的放數(shù)字完事了）所以，們經(jīng)常聽書上講讓大家一定要記，指針變量中只存放地址，不要一個整數(shù)或任何他非地址類型的據(jù)賦給一個指針量了。這種說法非常別扭，很多上，即想講清楚針的本質(zhì)，又想清楚指針的注意項，混雜在一起讓讀者即沒有搞楚指針的本質(zhì)，不知道指針的注事項。真糾結(jié)！實話，就光看書沒有經(jīng)過大量 C 語言的實踐，誰能記得住或者理透徹那些注意事。而經(jīng)過大量 C 語言實踐的人，指針早就朱獳入進(jìn)液中了，誰還來你講指針的本質(zhì)所以說，這塊我得非常之矛盾。際上，指針變量本質(zhì)和普通變量一樣的：普通變，寫個 short a，是在告訴編譯器，當(dāng)我 a = 1 時，你給我找到一塊 2 字節(jié)的內(nèi)存，把 1 填充進(jìn)去。指針變量，寫個 short * p，是在告訴編譯器兩件事周禮：當(dāng) p = xxx 時，你給我找到一塊 4 字節(jié)的內(nèi)存（我們假設(shè)針本身的大小固 4 字節(jié)），把 xxx 填充進(jìn)去，這就和普通量完全一樣；當(dāng) *p = yyy 時，你給我找到 xxx 內(nèi)存地址，并且按照 short 類型也就是 2 字節(jié)大小，把 yyy 填充到這里。所以，誰說不能把個整型變量賦給針了，我這不就一個整型變量 xxx 賦給指針 p 了么，我賦值的時候就說它岐山型變量了，怎么吧？但是我用它時候，我 *p 又把 xxx 看做是一個內(nèi)存地了，就去找內(nèi)存 xxx 的地方，又怎么的吧？用碼來表示就是：強行把一個整型值 6 賦值給指針變量 p，然后 *p 去訪問內(nèi)存地址 6 并修改那個地方的值int?*?p?=?6;*p?=?999;我還可以把一個地址值強行賦值給一個通變量：int?a?=?1;int?b?=?&a;這時普通變量 b 里面存儲著 a 的地址，我 *b 也同樣可以訪問到 a 并修改它的值：*b?=?999;當(dāng)然如果你真這么寫譯器會報錯，但關(guān)系，我們可以把普通變量 b 強轉(zhuǎn)為指針變量然后再 * 它：*(int?*)b?=?999;你還可以玩些更哨的，先 & 取地址，再 * 取值，雖然沒啥用*((int?*)*(&p))?=?999;假如 a 的地址是 6 的話，其實你這些花里胡哨的作，最后到人家 CPU 眼里，就是一條簡單的指：movl?9,?(6)就是想把 999 放在 6 號格子嘛！所以，不要指針想得多么復(fù)和神圣，它就是便了程序員編程同時告訴編譯器該怎么編譯成最的指令。你寫了 *p，就是把 p 的值當(dāng)做內(nèi)存地址去訪問，教山編語言層面就是了個括號：p)你寫了個 &a，就是取出變量 a 的內(nèi)存地址，在編語言層面就是 lea 指令：lea?a,?xxx你如果寫了個 ***p 那就是，相當(dāng)于加了三括號：((p)))當(dāng)然啦，以上都是方便理解的軨軨令，具體落實到正的匯編語言，會在后續(xù)的章節(jié)講述，直接從匯語言理解指針，就會發(fā)現(xiàn)指針就個工具人而已。、寫在最后至此我們的《你管這玩意叫指針 -- 基礎(chǔ)篇》就講完了。我們從最開的內(nèi)存格子出發(fā)逐漸推導(dǎo)出類型統(tǒng)和變量的作用進(jìn)而再引出本質(zhì)和普通變量沒有何區(qū)別的指針變，最后再推導(dǎo)出針變量相關(guān)的操，帶你看清了指的本質(zhì)。你不要記本文的知識點重在整個推導(dǎo)的程，要去理解指想解決的問題是么，它的合理性哪，哪一部分信是給程序員和編器看的，哪一部操作最終又是真落實到 CPU 指令的，這些才關(guān)鍵。當(dāng)然，我是給你簡單總結(jié)知識點相關(guān)的部，其實簡單說，這么幾件事。定一個指針：int?*?p;賦值或初始化一個指女尸p?=?&a;修改指針的內(nèi)容：*p?=?999;指針的加減（其到后面講的數(shù)組有價值）：p?=?p?+?1;完事，就這些！最，給大家推薦兩網(wǎng)站。一個是可將 C 語言代碼實時編譯成匯編碼，你可以用它自己玩指針做實，看它最終到 CPU 指令層面是什么樣。https://godbolt.org一個是 GNU C 手冊，里面對各種語周易和作用講的非常清楚，不再用搜索引擎搜客了。https://www.gnu.org/software/gnu-c-manual/gnu-c-manual.html比如講類型系統(tǒng)里的型類型：再比如指針的定義和初化：我相信本文下來，一定有人問，short * p 是不是應(yīng)該寫成：short?*p或者short*?p自己去上面的文檔里答案即可。OK，本文到這里就終要結(jié)束了，在接來的進(jìn)階篇里，會講述二級指針數(shù)組、函數(shù)指針字符串、結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體數(shù)組與指等內(nèi)容。雖然說進(jìn)階篇，但我認(rèn)，指針的本質(zhì)反是進(jìn)階，而指針進(jìn)階反而是基礎(chǔ)因為假如理解了述的一切，下面所謂指針進(jìn)階玩，都可以通過指的本質(zhì)以及語言計的合理性，推出來，再往后無是需要花時間熟使用和掌握罷了所以，理解好今的內(nèi)容，非常重?