理解指针 | 个人技术生活分享

一、引言：

日常开发中，我们经常遇到指针，同时指针也是C语言里极为重要的一个知识点，今天我们就来把它彻底弄明白。

二：正文

变量与变量值:

1 2	//数据类型（int）变量名（a） = 值（10） int a = 10;

变量：变量是一个抽象概念，可以理解为允许存放数据的空间。当声明一个变量，计算机就会分配空间存放数据。变量可以通过变量名访问。

变量值：变量里面存储的数据即为变量值，变量值可以为数值、字符等类型。

指针：

指针：是一种变量，它的值是一个内存地址。（从三个方面分析指针：指针的类型、指针所指向的类型、指针的值）

指针类型：数据类型 *，int *：整形数据类型的指针； char *：字符数据类型的指针； void *：无数据类型的指针；等等…

取地址运算：&变量 ，取得的结果是变量的首地址，是一个值（eg：x10db5640）。

取变量运算：*指针变量，取得的结果是一个变量。

1.整形数据类型指针：

- (void)testIntExample {
    
    //int类型变量a赋值为10
    int a = 10;
    //int*类型的指针变量b赋值为&a
    int *b = &a;
    //int类型变量c赋值为*b
    int c = *b;
    
    printf("变量b---值：%d 地址：%p",*b,b);
    printf("变量c---值：%d 地址：%p",c,&c);
    
    打印结果：
    变量b---值：10 地址：0x10db5641c
    变量c---值：10 地址：0x10db5640c
}

解读：指针变量b的类型是：int *，指针变量b所指向的变量类型是int类型，b的值是一个地址：0x10db5641c。

2.字符数据类型指针：

- (void)testCharExample {

    char *a = "blog";
    char *b = a;
    char *c = b;
    
    printf("变量b所指变量的值：%s 变量b所指变量的首地址：%p 变量b的地址：%p",b,b,&b);
    printf("变量c所指变量的值：%s 变量c所指变量的首地址：%p 变量c的地址：%p",c,c,&c);
    
    打印结果：
		变量b所指变量的值：blog 变量b所指变量的首地址：0x10a951bfc 变量b的地址：0x10a76f410
		变量c所指变量的值：blog 变量c所指变量的首地址：0x10a951bfc 变量c的地址：0x10a76f408
}

解读：char*类型指针变量a 指向char类型变量blog，a的值是变量blog的首地址0x10a951bfc。

3.指针与数组：

- (void)testArrayExample {
    
    int arr[] = {4,12,34,6,7,788};
    int *a = arr;//得到的是arr的首地址
    int *b = &arr[0];//得到的是arr数组第一个元素的地址
    int *c = arr + 1;//得到的是arr数组第二个元素的地址
    int *d = &arr[0] + 1;//得到的是arr数组第二个元素的地址

    printf("a:%p---b:%p",a,b);//可以得出a和b是相等的
    printf("c:%p---d:%p",c,d);//可以得出c和d是相等的
    printf("num:%ld",c-a);//可以得出c和a之间有几个元素
    printf("数组中第一个元素的字节数：%ld",sizeof(arr[0]));//获取数组第一个元素的字节数
    
    *c = 99;
    printf("arr+1: %d---%p",*c,c);

    //打印结果：
    a:0x106f54410---b:0x106f54410
    c:0x106f54414---d:0x106f54414
    num:1
    数组中第一个元素的字节数：4
    arr+1: 99---0x106f54414
}

解读：

1）arr 表示arr[]数组的首地址

2）指针c - 指针a，能获取到两个指针之间有几个元素

3）指针变量加减一个整数,p(指针)(+/-)n(整数)计算方式为：指针地址 (+/-) n * 变量占有的字节数

4）sizeof的用法：

每种类型的数据在内存单元中占有的字节数是固定的,因此sizeof(arr)/sizeof(arr[0]) = 数组的元素的个数
sizeof(arr)：获取的是数组总共占有多少字节
sizeof(arr[0])：获取的是数组中一个元素占有的字节数

5）数组变量保存的是地址,但数组变量中保存的地址是不能改变的,注意说的是指针地址不能变,但是指针指向的值是可以变的,因此数组变量应称为指针常量，可以改变数组中地址中存储的值。

OC 应用场景示例：

//采用这种方式传参，可以获取到error的值
- (void)testErrorExample {

    NSError *err = nil;
    [self handleResponseCode:400 error:&err];
    
    NSLog(@"err---%p--%@",err,err);
    
    //指针运算符&和*是从右往左运算,他们的优先级相同。*&err和err一样。
    NSLog(@"*&err---%p--%@",*&err,*&err);
    
    //打印结果
    err---0x6000031d07e0--Error Domain=NSCocoaErrorDomain Code=100 "(null)" UserInfo={data=99}
    *&err---0x6000031d07e0--Error Domain=NSCocoaErrorDomain Code=100 "(null)" UserInfo={data=99}
    
}

- (void)handleResponseCode:(NSInteger)code error:(NSError **)error{
    if (code != 0) {
        *error = [NSError errorWithDomain:NSCocoaErrorDomain code:100 userInfo:@{@"data":@"99"}];
    }
}

三、扩展

操作系统分为32位和64位，32位的最多只能支持4GB的内存，因为计算机底层并不使用十进制，使用的是二进制，32位的二进制只能支持4G个编号，这意味着操作系统只能为4GB的内存单元编号，因此32位的操作系统最多只能支持4GB的内存，多余的内存不会有编号,因此无法将数据存入这些内存单元中。

指针存储于栈区，不同数据类型的指针大小都相等，因为他们的值都是一个地址，并且长度也相同。32位操作系统中，指针大小是4个字节，64位操作系统中指针大小是8个字节。

//下面代码是在64位操作系统演示
-(void)testGetPointerNum {
    
    char *a = "myBlog";
    
    int num1 = 1234325;
    int *b = &num1;
    
    double num2 = 3232.434;
    double *c = &num2;
    
    printf("char *类型指针变量a所占字节数：%ld",sizeof(a));
    printf("int *类型指针变量b所占字节数：%ld",sizeof(b));
    printf("double *类型指针变量c所占字节数：%ld",sizeof(c));
    
    //打印结果
    char *类型指针变量a所占字节数：8
    int *类型指针变量b所占字节数：8
    double *类型指针变量c所占字节数：8
}

结构体数据类型变量的大小：对于某个结构体类型而言，其存储单元大小，等于它当中占用空间最大的基础类型所占用的字节数量。

- (void)testStructExample {
    
    struct Data1{
        int a;
        char b;
        char c;
    };
    
    struct Data2{
        char c;
        int a;
        char b;
    };
    
    struct Data1 p1;
    p1.a = 1;
    p1.b = 'd';
    p1.c = 'f';
    
    struct Data2 p2;
    p2.a = 1;
    p2.b = 'd';
    p2.c = 'f';
    
    printf("p1结构体占用的字节个数为：%ld",sizeof(p1));
    printf("p2结构体占用的字节个数为：%ld",sizeof(p2));
    
    //打印结果
    p1结构体占用的字节个数为：8
    p2结构体占用的字节个数为：12
}

解读：

结构体内存结构示意图

你可以看到，在 Data1 中，首先是 int 类型的 a 变量，占用了第一个存储单元，然后 b 和 c 占用了第二个存储单元的前两个字节。再看 Data2，由于 Data2 不同于 Data1 的字段顺序，b 占用了第一个存储单元的第一个字节，剩余的 3 个字节不够存放一个 int 类型变量的，所以按照上面我们讲的规则“当本存储单元不够安放的时候，就从下个存储单元的头部开始安放”， a 变量就单独占用了第二个存储单元，c 自己占用第三个存储单元的第一个字节。所以，虽然在数据表示上，Data1 和 Data2 是等价的，可 Data2 却占用了更多的存储空间，相比于 Data1 造成了 50% 的空间浪费。由此可见，在设计结构体的时候，不仅要设计新的结构体类型中所包含的数据字段，还需要关注各个字段之间的顺序排布。

32位操作系统内存与地址分布图：

64位操作系统常用数据类型占用的内存大小：

常用数据类型占用内存大小（字节）

char、unsigned char 1

bool 1

short、unsigned short 2

int、unsigned int 4

long、unsigned long 8

float 4

double 8

指针 8

常用数据类型	占用内存大小（字节）
char、unsigned char	1
bool	1
short、unsigned short	2
int、unsigned int	4
long、unsigned long	8
float	4
double	8
指针	8