本文來自微信公眾號：低并老子程 （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針 -- 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)節(jié)并，通常被謹(jǐn)?shù)禺嫵上旅孢@個樣子，一個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。目前內(nèi)存是完全空的，子里沒有任何內(nèi)容。試想一下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述即可。但是這樣說話太麻了，什么往格子 3 處放個數(shù)字 29 的，廢話太多，也不方便不講感情的計(jì)算機(jī)去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：把數(shù)?白鵺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，好陰山馬上開始！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，就這么說，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，不但要表赤鷩 "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，剛剛的三個數(shù)字，就分可以這樣用指令來表示了：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(jì)下，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)就被你悄悄設(shè)計(jì)關(guān)于了！當(dāng)然，雖然這只是個半玄鳥。二、變量你不斷地往不同女娃里放數(shù)據(jù)。比如我把我的年耕父在 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)在我們的內(nèi)存已經(jīng)非?？聒B亂了，根本記不住原來的 3 號格子放的數(shù)據(jù)表示什么，11 號格子又表示什么，只能通過看數(shù)知道 14 號格子里放的確實(shí)是我的月薪。櫟該怎么辦呢？加一層抽象嘛！我們給這些放我們數(shù)據(jù)的格子，都貼上個標(biāo)，就可以不用再記那些無意義格子編號了。這樣以來，其實(shí)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標(biāo)，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。而取出來的時候，標(biāo)簽上可藟山有寫個數(shù)據(jù)占用了多少個格子，這有問題的。因此，在定義這個簽時，不能光取個名字，還需有個信息就是，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，我也別藏著掖著了，相信大家也知道，這里就文文 C 語言的寫法，而剛剛那堆 mov 是匯編語言的寫法。這些 char a，char b，int salary 等，就是變量！記住，變量不但要有字，還得有類型！三、變量定與賦值其實(shí)，剛剛的寫法，是變量的定義與賦值操作寫在一了。比如有如下語句：int?a?=?1;實(shí)際上是分成兩步的：//?變量的定義int?a;//?變量的賦值（此處也可以叫變量的初始化）a?=?1;其中變量的定義是為了方便程序員后面去用它，這部分申子給 CPU 看的。而變量的賦值才是真正在內(nèi)存中把數(shù)宵明放去，這部分才真正涉及 CPU 具體指令的執(zhí)行。也就是說，如果你僅僅定義了一銅山變量 int a; 但是沒有給它初始化的賦值操作，暴山么最終在 CPU 執(zhí)行指令的時候，這個定義根本就沒獜任何體現(xiàn)。四、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(diǎn)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，我尋找我密碼的方式，就是于兒通過 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的存放邏。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(diǎn)特殊，它里面存放的值旋龜個內(nèi)存地址，我們把 p 這個變量形象地成為指針變量羲和簡指針。不過，這樣有幾個問題我一個個來說。1. 取地址首先，我們在編碼階段，周易法知也無需知道變量 a 會存放在哪里，不然就失去了延簽的含，又回到了需要關(guān)心具體的內(nèi)地址（也就是格子編號）的時了。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，姑且就叫做 &a 吧。那么我們的代碼，就可以優(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視角放到黎個變量 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)值，假設(shè)是 6，但是它卻表示了一個內(nèi)存地?fù)碛械闹?如果讓程序員隨便規(guī)定這個變 p 的數(shù)據(jù)類型（也就是占多少個字節(jié)），那顯然曾子易出問。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，就會有問題。我們在編爾雅階段是無法確一個變量的內(nèi)存地址是多少的所以用什么類型的變量來存放，也是無法判斷的。所以，最妥的辦法就是，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，就可以了。（然，實(shí)際上這取決于你的編譯的位數(shù)）現(xiàn)在，我們的指針變所占用的內(nèi)存大小，就是固定 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)類型去掉了。short?a?=?1234;p?=?&a;3. 指針變量的類型剛剛我們解決了指針變環(huán)狗身所占用的內(nèi)存大小，但是春秋一個問題沒有解決，就是指剡山量里存放的內(nèi)存地址處的變雷神大小。也就是說，上面的指應(yīng)龍量 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)存地址 6 處的變量，它的大小是多少。假南山，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)，驕山么顯然，會取一個不符合預(yù)期的值。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)值上可能沒有問題，但某種程度上講也是不太符合預(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，才是正確的。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，且這個指針里面存放的內(nèi)存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)存地址處若山變量，是個 short 類型的變量。當(dāng)然，更準(zhǔn)確的江疑法是，指針 p 將會按照 short 類型的變量來讀取它指向的內(nèi)存，至于里到底是什么，無所謂。注意，這個 short 并不是表示指針變量本身的大小占 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。不過總是這樣說太繞獵獵，今后我們就說，變量 p 是個 short * 類型的指針，就可以了。用上面雅山圖形地說就是，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，表示指針 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，就是 "正確" 的編程代碼了。當(dāng)然，這里的 "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量丙山如定義一個 short * 類型的指針變量 p：short?*?p;并且，我們通過直接賦值操作，可以給溪邊針變量行初始化：p?=?&a;當(dāng)然，上面的代碼也可以連起來寫即指針變量 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，來表示指針變 p 所指向的那塊內(nèi)存。那我們就發(fā)明駁個，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)容當(dāng)做內(nèi)存地址來雙雙，指這個內(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，也即指針變黃鳥本身的值p?=?&a;//?指針變量所指向的內(nèi)存地云山的值*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。但是如果對一墨家指針變 +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，以及變量 p 被放在了哪里，我們都不關(guān)心，就蛇山盯著 p 的值看，顯然，一開始的時候是 1。（為方便演示，下面的圖直接表示 p 所指向的內(nèi)存地址，而不是 p 本身所在的內(nèi)存地址）我們先不考慮，p + 1 應(yīng)該是幾，如果讓你來設(shè)計(jì)石山個語言你覺得 p + 1 是幾比較好呢？我認(rèn)為，只昌意兩種較為理的設(shè)計(jì)。第一種，p + 1 就等于 2，就簡簡單單當(dāng)做數(shù)值進(jìn)行加法朱獳算而已。第二，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)類畢文的大小，也就是 4 字節(jié)的 int。你覺得那種比較合理呢？那顯然是第二種！不然和普通變量有啥區(qū)別了你既然設(shè)計(jì)出了指針變量這個意，就需要讓它發(fā)揮點(diǎn)方便程員的作用，這才是你設(shè)計(jì)它的正目的。當(dāng)然你不服，你就想這個 int * 類型的指針變量，就真真正正在數(shù)值上只 +1，也就是讓 p 等于 2，該怎么辦呢？很簡單，分蓋國步就好了：第一步，把 int * 類型的 p 強(qiáng)轉(zhuǎn)為 char * 類型的 p。第二步，p + 1。第三步，再把 char * 類型的 p 強(qiáng)轉(zhuǎn)為 int * 類型。完事！用代碼表示就是：p?=?(int?*)((char?*)p?+?1);你會看到，C 語言項(xiàng)目中經(jīng)常使用這樣的玩法狪狪當(dāng)然，你這一頓花里胡的操作，在 CPU 眼里，就是對一個內(nèi)存地址處的值簡簡單地 +1 而已。五、指針的本質(zhì)我們看上面的一張圖：其，別看上面又 short * p 又 short a 的，這是給程序員和編譯器狕的在 CPU 眼里，根本沒有這些眼花繚亂的標(biāo)簽，以驩疏五花門的解讀，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)一步講，其鹓就只是 1 號格子里存儲了數(shù)字 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(shí)際得轉(zhuǎn)換成二進(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，就一個格子術(shù)器個格子的放數(shù)字就完事了）灌山，我們經(jīng)常聽書上講，讓大翳鳥定要記住，指針變量中只能延維地址，不要將一個整數(shù)或任驩頭他非地址類型的數(shù)據(jù)賦給一剛山針變量了。這種說法就非常錫山，很多書上，即想講清楚指聞獜本質(zhì)，又想講清楚指針的注豪彘項(xiàng)，混雜在一起，讓讀者即駮搞清楚指針的本質(zhì)，又不知晏龍針的注意事項(xiàng)。真糾結(jié)！說狕，就光看書而沒有經(jīng)過大量 C 語言的實(shí)踐，誰能記得住或者理解透徹那些注意事項(xiàng)江疑而經(jīng)大量 C 語言實(shí)踐的人，指針早就融入進(jìn)血液中了虎蛟誰還來你講指針的本質(zhì)？所以說，這我覺得非常之矛盾。實(shí)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，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（我們假設(shè)指針本身的大小固定 4 字節(jié)），把 xxx 填充進(jìn)去，這就和普通變量完全一樣；當(dāng)葛山 *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指針了，我這就把一個整型變量 xxx 賦給指針 p 了么，我賦值的時候就說它雞山整型變量了，怎么吧？但是我用它的時候，我 *p 又把 xxx 看做是一個內(nèi)存地址了，就去找內(nèi)存 xxx 的地方，又怎么的吧？用代高山來表示就是：我強(qiáng)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值，強(qiáng)行賦值相繇一個普通量：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)然如果你真這么寫編譯器會報錯，但沒關(guān)系，們可以先把普通變量 b 強(qiáng)轉(zhuǎn)為指針變量，然后再 * 它：*(int?*)b?=?999;你還可以玩些更花哨的，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(shí)你這些花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，不要把指針想得多么復(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。你寫了個 *p，就是把 p 的值當(dāng)做內(nèi)存地址去訪問，在匯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，在匯編語言層面就九歌 lea 指令：lea?a,?xxx你如果寫了個 ***p 那就是，相當(dāng)于加了三次括號：((p)))當(dāng)然啦，以上都是方便理解的偽美山令，具體落到真正的匯編語言，我會在后的章節(jié)中講述，直接從匯編語理解指針，你就會發(fā)現(xiàn)指針就個工具人而已。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。我們從最開始女娃內(nèi)存格子出發(fā)逐漸推導(dǎo)出類型系統(tǒng)和變量的用，進(jìn)而再引出本質(zhì)上和普通量沒有任何區(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(diǎn)，重在整推導(dǎo)的過程，要去理解指針想決的問題是什么，它的合理性哪，哪一部分信息是給程序員編譯器看的，哪一部分操作最又是真正落實(shí)到 CPU 指令的，這些才是關(guān)鍵。當(dāng)然，我是給你簡單總結(jié)下知識點(diǎn)相關(guān)部分，其實(shí)簡單說，就這么幾事。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(shí)到后面講的數(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(shí)時編譯成匯編代竹山你可以用它來自己玩指針做巫戚，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融吾非常清楚不要再用搜索引擎搜博客了。https://www.gnu.org/software/gnu-c-manual/gnu-c-manual.html比如講類型系統(tǒng)里的整型類型：張弘比如講指針的定義和初化：我相信本文看下來，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?鳥OK，本文到這里就終于要結(jié)束了，在接下來的進(jìn)階篇里中庸我會述二級指針、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?yàn)榧偃缋斫饬松鲜龅囊磺校?面的所謂指針進(jìn)階玩法，都可通過指針的本質(zhì)以及語言設(shè)計(jì)合理性，推導(dǎo)出來，再往后無是需要花時間熟練使用和掌握了。所以，理解好今天的內(nèi)容非常重要?