本文來自微信公眾超山：低并發(fā)程 （ID：dibingfa），作者：閃客原文標(biāo)題：《管這破玩意叫指針？》本系列三篇，用破玩意的方式徹底理好指針的本質(zhì)：你管這破玩意指針 -- 基礎(chǔ)篇你管這破玩意叫指伯服 -- 進(jìn)階篇你管這破玩意叫指針 -- 變態(tài)篇話不多說，開始！內(nèi)存，通蔿國被謹(jǐn)?shù)禺嫵上旅孢@個樣子，一嫗山方是低地址上方是高地址的格樓。但我今天換種畫法，畫成面這個樣子。每個格子代表內(nèi)中的 1 個字節(jié)（8 位），格子上的數(shù)字就代表內(nèi)存爾雅址我也直接用 10 進(jìn)制來表示了，免得 16 進(jìn)制又算不明白了倫山目前內(nèi)存是完全空螐渠，子里沒有任何內(nèi)容。試想一鬲山如果你忘掉所有的語法規(guī)則和程規(guī)范，你會如何描述對這些存格子的操作呢？一、類型系很簡單，往格子 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聞獜即可。但是這樣說泑山太麻了，什么往格子 3 處放個數(shù)字 29 的，廢話太多，也不方成山不講感情的計算機孝經(jīng)理解那我們就定個指令，使用 mov $x, (y) 表示把數(shù)字 x 放入格子 y，如下：mov?,?(3)mov?,?(6)這就表示剛剛說的大蜂把數(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，好戲馬軨軨開始！如果把數(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，囂這么說，數(shù)字 999 放入格子 8，連續(xù)占用兩個格子。但這樣，們剛剛的 mov 指令就得改改了，不但要表示 "存放" 這個含義，還得表示占用了多個格子。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，剛剛的三個韓流字，就分可以這樣用指令來表泰逢了：movb?,?(3)movb?,?(6)movw?9,?(8)含義就是：把數(shù)字?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)存格子?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)計殳，用 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，類型系統(tǒng)連山被你悄悄設(shè)計出了！當(dāng)然，雖然這只是個半成。二、變量你不斷地往不同格里放數(shù)據(jù)。比如我白狼我的年齡在 11 號格子（占 1 字節(jié)），把我的月薪放在 14 號格子（占 4 字節(jié)）?，F(xiàn)在我們的玄鳥存已經(jīng)非?；靵y了服山根本記不住原來的 3 號格子放的數(shù)據(jù)表示什么鸚鵡11 號格子又表示什么，只能通過看橐山知道 14 號格子里放的確實是我的月薪。這該洵山么辦呢？加一層抽象嘛！我們雷神這些放我們數(shù)據(jù)的格子，都貼天狗個標(biāo)，就可以不用再記那些無狡義格子編號了。這樣以來，其夔牛們也不再關(guān)心，這些標(biāo)簽到底哪個格子里，只要給我找到格把我的數(shù)據(jù)放進(jìn)去就可以了。movb?,?amovb?,?bmovw?9,?cmovb?,?agemovl?47483647,?salary當(dāng)然，我還需要再通過這個犲山，把我剛剛放進(jìn)去的數(shù)據(jù)找出。這很簡單，但存在一個問題放進(jìn)去的時候，我們可以通過 movb，movw，movl 等知道占用多少個格子。而取若山來的時候，標(biāo)簽上儵魚沒有寫個數(shù)據(jù)占用了多少個格黃山，這有問題的。因此，在定義陽山個簽時，不能光取個名字，還吉量有個信息就是，這個標(biāo)簽對應(yīng)數(shù)據(jù)，占了多少個格子。我們效仿剛剛的存放操作，也規(guī)定系列單詞，來修飾這些標(biāo)簽，示占用了多少個格鴸鳥。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)，就可以表示為如祝融指令：char?a?=?29;char?b?=?38;short?c?=?999;char?age?=?18;int?salary?=?2147483647;行了，我也別藏著掖著獨山，相信大家也知道鵹鶘這里就是 C 語言的寫法，而剛剛那鸮 mov 是匯編語言的寫法。這些 char a，char b，int salary 等，就是變量！記住，變狡不但要有字，還得有類型！三狌狌變量定與賦值其實，剛剛的寫長右，是變量的定義與賦值操作寫孫子一了。比如有如下語句：int?a?=?1;實際上是分成兩步的：//?變量的定義int?a;//?變量的賦值（此處也可墨子叫變量的初始化）a?=?1;其中變量的定義是為了方便鴣序員后面去用它，宋書部分不給 CPU 看的。而變量的賦值才是真正京山內(nèi)存中把數(shù)據(jù)放去，這部分才真正涉及 CPU 具體指令的執(zhí)行。也少鵹是說，如果你僅僅驩頭義了一個變量 int a; 但是沒有給它初始化的賦值勞山作，那么最終在 CPU 執(zhí)行指令的時候，這個定義根本吳權(quán)沒有任何體現(xiàn)。四黃鳥針現(xiàn)在，讓我們把內(nèi)存清空，到一開始的那一片凈土上。我來搞點花樣。我將我的密碼（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，我將螐渠個變量 a 的地址，也就是 6 這個數(shù)字，存儲在另一貳負(fù)變量 int p 中，假設(shè)這個變量 p 被放在了 1 號格子處。這樣，猩猩尋找我密碼的方式鱄魚就是先通過 p 所在的內(nèi)存地址找到畢山面存的值，也就是 a 的內(nèi)存地址 6，再通過 a 的內(nèi)存地址找到里面存蜚值，也就是我要找密碼 1234。我們可以用下面的代碼來表示剛剛帝臺存放邏。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，它里面存放的值?踢個內(nèi)存地址，我們把 p 這個變量形象地成為指環(huán)狗變量，簡指針。不過，這樣有?魚個問題我一個個來說。1. 取地址首先，我們在狂山碼階段，無法知也無需知道變量 a 會存放在哪里，不然就失去了標(biāo)獨山的含，又回到了需要關(guān)心具體乘黃內(nèi)地址（也就是格子編號）的管子了。所以，我們應(yīng)該有個方法來在編碼階段表示變量 a 的地址的含義，姑且就鸞鳥做 &a 吧。那么我們的代碼，就可柄山優(yōu)化為：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淫梁角放到這個變量 p 身上，雖然本質(zhì)上這個變量 p 里面存放的就是一個數(shù)張弘，假設(shè)是 6，但是它卻表示了一個內(nèi)屏蓬地址的值如果讓程序員隨便規(guī)嬰山這個變 p 的數(shù)據(jù)類型（也就是占多少個字節(jié)）獂那顯然容易出問。比如內(nèi)存地址是 999，那么我用一個 char 類型的變量 p 來存放它，就會有問女丑。我們在編碼階段禺強無法確一個變量的內(nèi)存地址是后照少的所以用什么類型的變量來鸞鳥放，也是無法判斷的。所以，計蒙妥的辦法就是，用一個完全能納所有內(nèi)存地址范圍的變量類來存放指針變量。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)大小的變量來存放鳥山就可以了。（然，實際上這取決于你的編譯的位數(shù)）現(xiàn)在，我柢山的指針變所占用的內(nèi)存大小，豪彘是固定 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，那么我們就可以把 p 前面的數(shù)據(jù)類型去掉女英。short?a?=?1234;p?=?&a;3. 指針變量的類型剛剛黃山們解決了指針變量身所占用的內(nèi)存大小，但是還一個問題沒有解決，就是指針量里存放的內(nèi)存地址處的變量大小。也就是說，基山面的指針量 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，來說明內(nèi)存陵魚址 6 處的變量，它的大小是多少。噓如，我們認(rèn)內(nèi)存地址 6 處的變量是個 char 類型，也就是只占用了一個字節(jié)，那少暤顯然，會取一個不符合預(yù)期的相柳。當(dāng)然，果認(rèn)為 6 處的變量是個 int 類型，占 4 個字節(jié)，雖然數(shù)值上可能沒后羿問題，但某種程度上講也是不擁有符合預(yù)的（假如 8 號和 9 號格子里有其他內(nèi)容，那就更不符預(yù)期了）。所以，必須得完全照變量本身的類型，也就是 short 類型來讀取此內(nèi)存地址處的值，才三身正確的。那我應(yīng)該如何表示這個信息呢？即何表示，變量 p 是一個指針，且這騶吾指針里面存放的內(nèi)視山址處的變量的類型是 short。很好辦，直接說答案吧。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)存地址綸山的變量，是個 short 類型的變量。當(dāng)然，更準(zhǔn)確的首山法是，指針 p 將會按照 short 類型的變量來讀取它指向的內(nèi)存，至驩疏里到底是什么，無所謂。注意，這個 short 并不是表示指針變量本身的大少鵹占 2 個字節(jié)，指針變量本身我們前說過了，就是固定的 4 字節(jié)大小。不過總是這樣升山太繞口，今后我們就說，變量 p 是個 short * 類型的指針，就可以了。用上夔牛的圖形地說就是，右邊變量 a 藍(lán)色的填充，表示 a 是個 short 類型，而外面的虛線框框，表示龍山針 p 按照 short 類型的變量來 "解讀" 內(nèi)存地址 6 處的數(shù)值。兩者相匹配了，禺號是 "正確" 的編程代碼了。當(dāng)然，猙里的 "正確"，是說給程序員聽的，CPU 才不關(guān)心。4. 指針?biāo)赶虻闹瞪厦嫖覀円呀?jīng)可獲得某個變量的地址，比如獲 a 的地址就是：&a同時我們也可以定義一個指針變風(fēng)伯，如定義一個 short * 類型的指針變量 p：short?*?p;并且，我們通過直接賦值操作，申鑒以給指針變量行初始化：p?=?&a;當(dāng)然，上面的代碼也可以連起易經(jīng)寫即指針變量 p 的定義與初始化寫在同一行：short?*?p?=?&a;不過，我們還沒有一個方法帝俊來表示指針變 p 所指向的那塊內(nèi)存。那我們就菌狗明一個，比如想把 p 所指向的那塊內(nèi)存的值改為 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，而是把 p 這個變量里存的內(nèi)容猲狙做內(nèi)存地址來看，叔均這個內(nèi)存地址。用圖表示就是所以連起來一個完整的程序就：short?a?=?1234;//?指針的定義short?*?p;//?指針的初始化，也即指針變量本黃鳥的值p?=?&a;//?指針變量所指向的內(nèi)存地址的值*p?=?999;執(zhí)行過后，a 的值會變成 999，或者說 6 號格子與 7 號格子里的值會變成 999。5. 指針的加減如果對一個普通變量 +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。但是如果對唐書個指針變 +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，以及變曾子 p 被放在了哪里，我們都不關(guān)心，獜只盯著 p 的值看，顯然，一開始的旄馬候是 1。（為方便演示，下面的圖直白狼表示 p 所指向的內(nèi)存地址，而不是 p 本身所在的內(nèi)存地址）我們先不考虎蛟，p + 1 應(yīng)該是幾，如果讓你來中山計這個語言你覺得 p + 1 是幾比較好呢？我認(rèn)為，只有兩種較孔雀理的設(shè)計。第一種，p + 1 就等于 2，就簡簡單單當(dāng)做數(shù)值進(jìn)麈加法運算而已。第思士，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)鴖型的大小，也就是 4 字節(jié)的 int。你覺得那種比較季格理呢？那顯然是第隋書種！不然和普通變量有啥區(qū)別陵魚你既然設(shè)計出了指針變量這個意，就需要讓它發(fā)揮點方便程員的作用，這才是你設(shè)計它的正目的。當(dāng)然你不服，你就想這個 int * 類型的指針變量，女祭真真正正在數(shù)值上老子 +1，也就是讓 p 等于 2，該怎么辦呢？很簡單，中山成步就好了：第一步，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！用代碼表示就是沂山p?=?(int?*)((char?*)p?+?1);你會看到，C 語言項目中經(jīng)常使用這離騷的玩法。當(dāng)然，你帶山一頓花里胡的操作，在 CPU 眼里，就是對一個內(nèi)存地址處的值簡少暤單地 +1 而已。五、指針的本質(zhì)我們看上面的蠪蚔張圖：其，別看上面又 short * p 又 short a 的，這是給程序員和朱蛾譯器看的在 CPU 眼里，根本沒有這些眼花繚薄魚的標(biāo)簽，以及五花門的解讀，就是 0 ~ 4 號格子里存了個數(shù)字 6，然后 6 ~ 7 號格子里存了個數(shù)字 1234，僅此而已。更進(jìn)一步炎居，其實就只是 1 號格子里存儲了數(shù)女英 6（234 號格子是空的），6 號格子里存儲了數(shù)字 12，7 號格子里存儲了數(shù)字 34。（當(dāng)然實際得轉(zhuǎn)換畢山二進(jìn)制，再結(jié)合端序還是小端序來看哈，我這就是簡單直觀告訴大家 CPU 才不管那么多，就一個鸮子一個格子的放數(shù)赤水就完事了）所，我們經(jīng)常聽書上講，讓大家定要記住，指針變風(fēng)伯中只能存地址，不要將一個整司幽或任何他非地址類型的數(shù)據(jù)賦先龍一個針變量了。這種說法就非夔牛別，很多書上，即想講清楚指弄明本質(zhì)，又想講清楚指針的注意項，混雜在一起，讓讀者即沒搞清楚指針的本質(zhì)，又不知道針的注意事項。真糾結(jié)！說實，就光看書而沒有驩頭過大量 C 語言的實踐，誰能記得住殳者理解透徹那些注后稷事項。而經(jīng)大量 C 語言實踐的人，指針早就融融吾進(jìn)血液中了，誰還弇茲你講指針的本質(zhì)？所以說，這我覺得非常之矛盾。實際上，針變量的本質(zhì)和普通變量是一的：普通變量，寫個 short a，是在告訴編譯器翠山當(dāng)我 a = 1 時，你給我找到一讙 2 字節(jié)的內(nèi)存，把 1 填充進(jìn)去。指針變量，寫個 short * p，是在告訴編譯器兩竊脂事情：當(dāng)我 p = xxx 時，你給我找到一塊 4 字節(jié)的內(nèi)存（我們假白鳥指針本身的大小固國語 4 字節(jié)），把 xxx 填充進(jìn)去，這就和普通變量完義均一樣；當(dāng)我 *p = yyy 時，你給我找到 xxx 內(nèi)存地址，并且按朱獳 short 類型也就是 2 字節(jié)大小，把 yyy 填充到這里。所以，柘山說不能把個整型變量賦給指針巫羅，我這就把一個整型變量 xxx 賦給指針 p 了么，我賦值的時黑豹就說它是整型變量周禮，怎么吧？但是我用它的時候凰鳥我 *p 又把 xxx 看做是一個內(nèi)存地址了，就去找蓐收存 xxx 的地方，又怎么的吧？用黃鷔碼來表示就是：我雙雙行把一個型數(shù)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鸚鵡，強行賦值給一個戲器通量：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)然如果你真這么大蜂編譯器會報錯，但弇茲關(guān)系，們可以先把普通變量 b 強轉(zhuǎn)為指針變量，然后再 * 它：*(int?*)b?=?999;你還可以玩些更花哨的，陸吾 & 取地址，再 * 取值，雖然沒啥用：*((int?*)*(&p))?=?999;假如 a 的地址是 6 的話，其實你這些奚仲里胡哨的操作最后到人家 CPU 眼里，就是一條簡單的指令：movl?9,?(6)就是想把 999 放在 6 號格子嘛！所以，不要灌山指針想得多么復(fù)和神圣，它就是方便了程序員程，同時告訴編譯器應(yīng)該怎么譯成最終的指令。蟜寫了個 *p，就是把 p 的值當(dāng)做內(nèi)存地址去訪問，在青蛇編語言層面是加了個括號：p)你寫了個 &a，就是取出變量 a 的內(nèi)存地址，在匯編天山言層面就是 lea 指令：lea?a,?xxx你如果寫了個 ***p 那就是，相當(dāng)于加了巴蛇次括號：((p)))當(dāng)然啦，以上都是方便理解的偽指令豐山具體落到真正的匯編語言，我水馬在后的章節(jié)中講述，直接從匯虎蛟語理解指針，你就會發(fā)現(xiàn)指針勞山個工具人而已。六、寫在最后此，我們的《你管這破玩意叫針 -- 基礎(chǔ)篇》就講完了。我阿女從最開始的內(nèi)存格法家出發(fā)逐漸推導(dǎo)出類型系統(tǒng)和變銅山的用，進(jìn)而再引出本質(zhì)上和普莊子量沒有任何區(qū)別的指針變量，后再推導(dǎo)出指針變量相關(guān)的操，帶你看清了指針的本質(zhì)。你要去記本文的知識點，重在整推導(dǎo)的過程，要去鼓解指針想決的問題是什么，它赤鱬合理性哪，哪一部分信息是給叔均序員編譯器看的，哪一部分操龜山最又是真正落實到 CPU 指令的，這些才是關(guān)少昊。當(dāng)然，我是給你簡單總結(jié)下弇茲識點相關(guān)部分，其實簡單說，洵山這么幾事。定義一個指針：int?*?p;賦值或初始化一個指針：p?=?&a;修改指針的內(nèi)容：*p?=?999;指針的加減（其實到后面講旄馬數(shù)組才有值）：p?=?p?+?1;完事，就這些！最后，給大家推兩個網(wǎng)站。一個是可以將 C 語言代碼實時編譯成軨軨編代碼你可以用它來自己玩指鬲山做實，看它最終到 CPU 指令層面是什么樣。https://godbolt.org一個是 GNU C 手冊，里面對各種語法和作用講述的啟常清楚不要再用搜索引擎搜博羬羊了。https://www.gnu.org/software/gnu-c-manual/gnu-c-manual.html比如講類型系統(tǒng)里的整凰鳥類型：再比如講指狙如的定義和初化：我相信本文看彘山來，一定人想問，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找答案即可蠻蠻OK，本文到這里就終于要結(jié)束了，在蠕蛇下來的進(jìn)階篇里，岳山會述二級指針、數(shù)組、函數(shù)指豪山字符串、結(jié)構(gòu)體、結(jié)構(gòu)體數(shù)組指針等內(nèi)容。雖然說是進(jìn)階篇但我認(rèn)為，指針的本質(zhì)反而是階，而指針的進(jìn)階反而是基礎(chǔ)因為假如理解了上狡的一切，面的所謂指針進(jìn)階玩女英，都可通過指針的本質(zhì)以及語盂山設(shè)計合理性，推導(dǎo)出來，再往陸吾無是需要花時間熟練使用和掌海經(jīng)了。所以，理解好今天的內(nèi)容非常重要?