很多朋友放棄C語言都是因為指針，說什么指針的*號很討厭啦、分不清址與值啦，當然了，最煩的還是鏈表結點，本來鏈表操作就讓人煩了，再加上指針這個東西真是讓初學的朋友苦不堪言，最后放棄了C語言轉投其他語言的懷抱，但是只要理解指針的本質，那么掌握指針只是時間問題，這篇文章就跟大家一起來看看C語言的指針到底是何方神圣。文末放了一張c/c++入門學習大綱，有需要的朋友可以看一下。

有什么不理解的地方歡迎進群973961276來跟大伙一下交流，或者直接到課堂上面對面請教c/c++ 項目實戰，閑話少說，我們開啟正文。

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一、指針到底是什么？

計算機中所有的數據都必須放在內存中，不同類型的數據占用的字節數不一樣，例如 int 占用 4 個字節，char 占用 1 個字節。為了正確地訪問這些數據，必須為每個字節都編上號碼，就像門牌號、身份證號一樣，每個字節的編號是唯一的，根據編號可以準確地找到某個字節。
下圖是 4G 內存中每個字節的編號（以十六進制表示）：

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我們將內存中字節的編號稱為地址（Address）或指針（Pointer）。地址從 0 開始依次增加，對于 32 位環境，程序能夠使用的內存為 4GB，最小的地址為 0，最大的地址為 0XFFFFFFFF。
下面的代碼演示了如何輸出一個地址：

#include <stdio.h> int main(){ int a = 100; char str[20] = "c.biancheng.net"; printf("%#X, %#Xn", &a, str); return 0; }

運行結果：

0X28FF3C, 0X28FF10

%#X表示以十六進制形式輸出，并附帶前綴0X。a 是一個變量，用來存放整數，需要在前面加&來獲得它的地址；str 本身就表示字符串的首地址，不需要加&。

C語言中有一個控制符%p，專門用來以十六進制形式輸出地址，不過 %p 的輸出格式并不統一，有的編譯器帶0x前綴，有的不帶，所以此處我們并沒有采用。

一切都是地址

C語言用變量來存儲數據，用函數來定義一段可以重復使用的代碼，它們最終都要放到內存中才能供 CPU 使用。
數據和代碼都以二進制的形式存儲在內存中，計算機無法從格式上區分某塊內存到底存儲的是數據還是代碼。當程序被加載到內存后，操作系統會給不同的內存塊指定不同的權限，擁有讀取和執行權限的內存塊就是代碼，而擁有讀取和寫入權限（也可能只有讀取權限）的內存塊就是數據。
CPU 只能通過地址來取得內存中的代碼和數據，程序在執行過程中會告知 CPU 要執行的代碼以及要讀寫的數據的地址。如果程序不小心出錯，或者開發者有意為之，在 CPU 要寫入數據時給它一個代碼區域的地址，就會發生內存訪問錯誤。這種內存訪問錯誤會被硬件和操作系統攔截，強制程序崩潰，程序員沒有挽救的機會。
CPU 訪問內存時需要的是地址，而不是變量名和函數名！變量名和函數名只是地址的一種助記符，當源文件被編譯和鏈接成可執行程序后，它們都會被替換成地址。編譯和鏈接過程的一項重要任務就是找到這些名稱所對應的地址。
假設變量 a、b、c 在內存中的地址分別是 0X1000、0X2000、0X3000，那么加法運算c = a + b;將會被轉換成類似下面的形式：

0X3000 = (0X1000) + (0X2000);

( )表示取值操作，整個表達式的意思是，取出地址 0X1000 和 0X2000 上的值，將它們相加，把相加的結果賦值給地址為 0X3000 的內存
變量名和函數名為我們提供了方便，讓我們在編寫代碼的過程中可以使用易于閱讀和理解的英文字符串，不用直接面對二進制地址，那場景簡直讓人崩潰。
需要注意的是，雖然變量名、函數名、字符串名和數組名在本質上是一樣的，它們都是地址的助記符，但在編寫代碼的過程中，我們認為變量名表示的是數據本身，而函數名、字符串名和數組名表示的是代碼塊或數據塊的首地址。

關于程序內存、編譯鏈接、可執行文件的結構以及如何找到名稱對應的地址我們后面會講。

光看文字無法完全理解的朋友可以看這個視頻c/c++《指針詳解》，以便更好的理解

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二、指針變量的定義和使用

數據在內存中的地址也稱為指針，如果一個變量存儲了一份數據的指針，我們就稱它為指針變量。
在C語言中，允許用一個變量來存放指針，這種變量稱為指針變量。指針變量的值就是某份數據的地址，這樣的一份數據可以是數組、字符串、函數，也可以是另外的一個普通變量或指針變量。
現在假設有一個 char 類型的變量 c，它存儲了字符 'K'（ASCII碼為十進制數 75），并占用了地址為 0X11A 的內存（地址通常用十六進制表示）。另外有一個指針變量 p，它的值為 0X11A，正好等于變量 c 的地址，這種情況我們就稱 p 指向了 c，或者說 p 是指向變量 c 的指針。

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定義指針變量

定義指針變量與定義普通變量非常類似，不過要在變量名前面加星號*，格式為：

datatype *name;

或者

datatype *name = value;

*表示這是一個指針變量，datatype表示該指針變量所指向的數據的類型 。例如：

int *p1;

p1 是一個指向 int 類型數據的指針變量，至于 p1 究竟指向哪一份數據，應該由賦予它的值決定。再如：

int a = 100; int *p_a = &a;

在定義指針變量 p_a 的同時對它進行初始化，并將變量 a 的地址賦予它，此時 p_a 就指向了 a。值得注意的是，p_a 需要的一個地址，a 前面必須要加取地址符&，否則是不對的。
和普通變量一樣，指針變量也可以被多次寫入，只要你想，隨時都能夠改變指針變量的值，請看下面的代碼：

//定義普通變量 float a = 99.5, b = 10.6; char c = '@', d = '#'; //定義指針變量 float *p1 = &a; char *p2 = &c; //修改指針變量的值 p1 = &b; p2 = &d;

*是一個特殊符號，表明一個變量是指針變量，定義 p1、p2 時必須帶*。而給 p1、p2 賦值時，因為已經知道了它是一個指針變量，就沒必要多此一舉再帶上*，后邊可以像使用普通變量一樣來使用指針變量。也就是說，定義指針變量時必須帶*，給指針變量賦值時不能帶*。
假設變量 a、b、c、d 的地址分別為 0X1000、0X1004、0X2000、0X2004，下面的示意圖很好地反映了 p1、p2 指向的變化：

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需要強調的是，p1、p2 的類型分別是float*和char*，而不是float和char，它們是完全不同的數據類型，讀者要引起注意。
指針變量也可以連續定義，例如：

int *a, *b, *c; //a、b、c 的類型都是 int*

注意每個變量前面都要帶*。如果寫成下面的形式，那么只有 a 是指針變量，b、c 都是類型為 int 的普通變量：

int *a, b, c;

通過指針變量取得數據

指針變量存儲了數據的地址，通過指針變量能夠獲得該地址上的數據，格式為：

*pointer;

這里的*稱為指針運算符，用來取得某個地址上的數據，請看下面的例子：

#include <stdio.h> int main(){ int a = 15; int *p = &a; printf("%d, %dn", a, *p); //兩種方式都可以輸出a的值 return 0; }

運行結果：
15, 15
假設 a 的地址是 0X1000，p 指向 a 后，p 本身的值也會變為 0X1000，*p 表示獲取地址 0X1000 上的數據，也即變量 a 的值。從運行結果看，*p 和 a 是等價的。
上節我們說過，CPU 讀寫數據必須要知道數據在內存中的地址，普通變量和指針變量都是地址的助記符，雖然通過 *p 和 a 獲取到的數據一樣，但它們的運行過程稍有不同：a 只需要一次運算就能夠取得數據，而 *p 要經過兩次運算，多了一層“間接”。
假設變量 a、p 的地址分別為 0X1000、0XF0A0，它們的指向關系如下圖所示：

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程序被編譯和鏈接后，a、p 被替換成相應的地址。使用 *p 的話，要先通過地址 0XF0A0 取得變量 p 本身的值，這個值是變量 a 的地址，然后再通過這個值取得變量 a 的數據，前后共有兩次運算；而使用 a 的話，可以通過地址 0X1000 直接取得它的數據，只需要一步運算。
也就是說，使用指針是間接獲取數據，使用變量名是直接獲取數據，前者比后者的代價要高。
指針除了可以獲取內存上的數據，也可以修改內存上的數據，例如：

#include <stdio.h> int main(){ int a = 15, b = 99, c = 222; int *p = &a; //定義指針變量 *p = b; //通過指針變量修改內存上的數據 c = *p; //通過指針變量獲取內存上的數據 printf("%d, %d, %d, %dn", a, b, c, *p); return 0; }

運行結果：
99, 99, 99, 99
*p 代表的是 a 中的數據，它等價于 a，可以將另外的一份數據賦值給它，也可以將它賦值給另外的一個變量。*在不同的場景下有不同的作用：*可以用在指針變量的定義中，表明這是一個指針變量，以和普通變量區分開；使用指針變量時在前面加*表示獲取指針指向的數據，或者說表示的是指針指向的數據本身。
也就是說，定義指針變量時的*和使用指針變量時的*意義完全不同。以下面的語句為例：

int *p = &a; *p = 100;

第1行代碼中*用來指明 p 是一個指針變量，第2行代碼中*用來獲取指針指向的數據。
需要注意的是，給指針變量本身賦值時不能加*。修改上面的語句：

int *p; p = &a; *p = 100;

第2行代碼中的 p 前面就不能加*。
指針變量也可以出現在普通變量能出現的任何表達式中，例如：

int x, y, *px = &x, *py = &y; y = *px + 5; //表示把x的內容加5并賦給y，*px+5相當于(*px)+5 y = ++*px; //px的內容加上1之后賦給y，++*px相當于++(*px) y = *px++; //相當于y=(*px)++ py = px; //把一個指針的值賦給另一個指針

【示例】通過指針交換兩個變量的值。

#include <stdio.h> int main(){ int a = 100, b = 999, temp; int *pa = &a, *pb = &b; printf("a=%d, b=%dn", a, b); /*****開始交換*****/ temp = *pa; //將a的值先保存起來 *pa = *pb; //將b的值交給a *pb = temp; //再將保存起來的a的值交給b /*****結束交換*****/ printf("a=%d, b=%dn", a, b); return 0; }

運行結果：
a=100, b=999
a=999, b=100
從運行結果可以看出，a、b 的值已經發生了交換。需要注意的是臨時變量 temp，它的作用特別重要，因為執行*pa = *pb;語句后 a 的值會被 b 的值覆蓋，如果不先將 a 的值保存起來以后就找不到了。

關于 * 和 & 的謎題

假設有一個 int 類型的變量 a，pa 是指向它的指針，那么*&a和&*pa分別是什么意思呢？*&a可以理解為*(&a)，&a表示取變量 a 的地址（等價于 pa），*(&a)表示取這個地址上的數據（等價于 *pa），繞來繞去，又回到了原點，*&a仍然等價于 a。&*pa可以理解為&(*pa)，*pa表示取得 pa 指向的數據（等價于 a），&(*pa)表示數據的地址（等價于 &a），所以&*pa等價于 pa。

對星號*的總結

在我們目前所學到的語法中，星號*主要有三種用途：

• 表示乘法，例如int a = 3, b = 5, c; c = a * b;，這是最容易理解的。
• 表示定義一個指針變量，以和普通變量區分開，例如int a = 100; int *p = &a;。
• 表示獲取指針指向的數據，是一種間接操作，例如int a, b, *p = &a; *p = 100; b = *p;

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三、C語言指針變量的運算（加法、減法和比較運算）

指針變量保存的是地址，而地址本質上是一個整數，所以指針變量可以進行部分運算，例如加法、減法、比較等，請看下面的代碼：

#include <stdio.h> int main(){ int a = 10, *pa = &a, *paa = &a; double b = 99.9, *pb = &b; char c = '@', *pc = &c; //最初的值 printf("&a=%#X, &b=%#X, &c=%#Xn", &a, &b, &c); printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#Xn", pa, pb, pc); //加法運算 pa++; pb++; pc++; printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#Xn", pa, pb, pc); //減法運算 pa -= 2; pb -= 2; pc -= 2; printf("pa=%#X, pb=%#X, pc=%#Xn", pa, pb, pc); //比較運算 if(pa == paa){ printf("%dn", *paa); }else{ printf("%dn", *pa); } return 0; }

運行結果：

&a=0X28FF44, &b=0X28FF30, &c=0X28FF2B pa=0X28FF44, pb=0X28FF30, pc=0X28FF2B pa=0X28FF48, pb=0X28FF38, pc=0X28FF2C pa=0X28FF40, pb=0X28FF28, pc=0X28FF2A 2686784

從運算結果可以看出：pa、pb、pc 每次加 1，它們的地址分別增加 4、8、1，正好是 int、double、char 類型的長度；減 2 時，地址分別減少 8、16、2，正好是 int、double、char 類型長度的 2 倍。
這很奇怪，指針變量加減運算的結果跟數據類型的長度有關，而不是簡單地加 1 或減 1，這是為什么呢？
以 a 和 pa 為例，a 的類型為 int，占用 4 個字節，pa 是指向 a 的指針，如下圖所示：

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剛開始的時候，pa 指向 a 的開頭，通過 *pa 讀取數據時，從 pa 指向的位置向后移動 4 個字節，把這 4 個字節的內容作為要獲取的數據，這 4 個字節也正好是變量 a 占用的內存。
如果pa++;使得地址加 1 的話，就會變成如下圖所示的指向關系：

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這個時候 pa 指向整數 a 的中間，*pa 使用的是紅色虛線畫出的 4 個字節，其中前 3 個是變量 a 的，后面 1 個是其它數據的，把它們“攪和”在一起顯然沒有實際的意義，取得的數據也會非常怪異。
如果pa++;使得地址加 4 的話，正好能夠完全跳過整數 a，指向它后面的內存，如下圖所示：

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我們知道，數組中的所有元素在內存中是連續排列的，如果一個指針指向了數組中的某個元素，那么加 1 就表示指向下一個元素，減 1 就表示指向上一個元素，這樣指針的加減運算就具有了現實的意義，我們將在《C語言數組指針》一節中深入探討。
不過C語言并沒有規定變量的存儲方式，如果連續定義多個變量，它們有可能是挨著的，也有可能是分散的，這取決于變量的類型、編譯器的實現以及具體的編譯模式，所以對于指向普通變量的指針，我們往往不進行加減運算，雖然編譯器并不會報錯，但這樣做沒有意義，因為不知道它后面指向的是什么數據。
下面的例子是一個反面教材，警告讀者不要嘗試通過指針獲取下一個變量的地址：

#include <stdio.h> int main(){ int a = 1, b = 2, c = 3; int *p = &c; int i; for(i=0; i<8; i++){ printf("%d, ", *(p+i) ); } return 0; }

在 VS2010 Debug 模式下的運行結果為：

3, -858993460, -858993460, 2, -858993460, -858993460, 1, -858993460,

可以發現，變量 a、b、c 并不挨著，它們中間還參雜了別的輔助數據。
指針變量除了可以參與加減運算，還可以參與比較運算。當對指針變量進行比較運算時，比較的是指針變量本身的值，也就是數據的地址。如果地址相等，那么兩個指針就指向同一份數據，否則就指向不同的數據。
上面的代碼（第一個例子）在比較 pa 和 paa 的值時，pa 已經指向了 a 的上一份數據，所以它們不相等。而 a 的上一份數據又不知道是什么，所以會導致 printf() 輸出一個沒有意義的數，這正好印證了上面的觀點，不要對指向普通變量的指針進行加減運算。
另外需要說明的是，不能對指針變量進行乘法、除法、取余等其他運算，除了會發生語法錯誤，也沒有實際的含義。

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因為很多朋友學習c/c++都不得門而入，所以最后再給大家貼個學習大綱?

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總結

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