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c语言指针详解

菜鸟
2021-03-30 11:33:32     打赏
为什么需要指针?

指针解决了一些编程中基本的问题。

       第一,指针的使用使得不同区域的代码可以轻易的共享内存数据。当然你也可以通过数据的复制达到相同的效果,但是这样往往效率不太好,因为诸如结构体等大型数据,占用的字节数多,复制很消耗性能。但使用指针就可以很好的避免这个问题,因为任何类型的指针占用的字节数都是一样的(根据平台不同,有4字节或者8字节或者其他可能)。

      第二,指针使得一些复杂的链接性的数据结构的构建成为可能,比如链表,链式二叉树等等。

      第三,有些操作必须使用指针。如操作申请的堆内存。还有:C语言中的一切函数调用中,值传递都是“按值传递”的,如果我们要在函数中修改被传递过来的对象,就必须通过这个对象的指针来完成。

指针是什么?

      我们指知道:C语言中的数组是指 一类 类型,数组具体区分为 int 类型数组,double类型数组,char数组 等等。同样指针 这个概念也泛指 一类 数据类型,int指针类型,double指针类型,char指针类型等等。

      通常,我们用int类型保存一些整型的数据,如 int num = 97 , 我们也会用char来存储字符: char ch = 'a'。

      我们也必须知道:任何程序数据载入内存后,在内存都有他们的地址,这就是指针。而为了保存一个数据在内存中的地址,我们就需要指针变量。

因此:指针是程序数据在内存中的地址,而指针变量是用来保存这些地址的变量。

pointer指针(1.整型指针:int*)(2.float指针:float*)(char指针:char*)(类/结构体指针:Student*,User*)~

为什么程序中的数据会有自己的地址?

弄清这个问题我们需要从操作系统的角度去认知内存。

电脑维修师傅眼中的内存是这样的:内存在物理上是由一组DRAM芯片组成的。

       而作为一个程序员,我们不需要了解内存的物理结构,操作系统将RAM等硬件和软件结合起来,给程序员提供的一种对内存使用的抽象。,这种抽象机制使得程序使用的是虚拟存储器,而不是直接操作和使用真实存在的物理存储器。所有的虚拟地址形成的集合就是虚拟地址空间。

      也就是说,内存是一个很大的,线性的字节数组(平坦寻址)。每一个字节都是固定的大小,由8个二进制位组成。最关键的是,每一个字节都有一个唯一的编号,编号从0开始,一直到最后一个字节。如上图中,这是一个256M的内存,他一共有256x1024x1024 = 268435456个字节,那么它的地址范围就是 0 ~268435455 。

      由于内存中的每一个字节都有一个唯一的编号,因此,在程序中使用的变量,常量,甚至数函数等数据,当他们被载入到内存中后,都有自己唯一的一个编号,这个编号就是这个数据的地址。指针就是这样形成的。

1、内存的数据

内存的数据就是变量的值对应的二进制,一切都是二进制。97的二进制是 : 00000000 00000000 00000000 0110000 , 但使用的小端模式存储时,低位数据存放在低地址,所以图中画的时候是倒过来的。

2、内存数据的类型

内存的数据类型决定了这个数据占用的字节数,以及计算机将如何解释这些字节。num的类型是int,因此将被解释为 一个整数。

3、内存数据的名称

内存的名称就是变量名。实质上,内存数据都是以地址来标识的,根本没有内存的名称这个说法,这只是高级语言提供的抽象机制 ,方便我们操作内存数据。而且在C语言中,并不是所有的内存数据都有名称,例如使用malloc申请的堆内存就没有。

4、内存数据的地址

如果一个类型占用的字节数大于1,则其变量的地址就是地址值最小的那个字节的地址。因此num的地址是 0028FF40。 内存的地址用于标识这个内存块。

5、内存数据的生命周期

num是main函数中的局部变量,因此当main函数被启动时,它被分配于栈内存上,当main执行结束时,消亡。

如果一个数据一直占用着他的内存,那么我们就说他是“活着的”,如果他占用的内存被回收了,则这个数据就“消亡了”。C语言中的程序数据会按照他们定义的位置,数据的种类,修饰的关键字等因素,决定他们的生命周期特性。实质上我们程序使用的内存会被逻辑上划分为: 栈区,堆区,静态数据区,方法区。不同的区域的数据有不同的生命周期。

无论以后计算机硬件如何发展,内存容量都是有限的,因此清楚理解程序中每一个程序数据的生命周期是非常重要的。

我会在以后的文章中再对C语言的内存管理做出介绍,敬请期待。

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透彻理解指针不在懵逼









关键词: 嵌入式c语言     指针    

工程师
2021-05-08 22:56:59     打赏
2楼

感谢您的分享


专家
2021-05-20 20:05:09     打赏
3楼

看看


专家
2021-05-31 09:22:48     打赏
4楼

学习一下


工程师
2021-06-07 23:48:11     打赏
5楼

讲解的非常不错


工程师
2021-06-10 23:24:42     打赏
6楼

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