C语言指针学习记录

虚拟内存地址

在指针的学习之前，我们必须先了解内存，在我们设备的内存条中，有着自身的存储地址空间，操作系统将它的存储地址空间抽象成了一个巨大的一维数组空间，并且对于这个空间中的每一个字节都会分配一个编号，这个编号就叫做内存地址。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

int main(){
	char x1 = 'a'; // 声明了一个字符变量x1
    char x2 = 'b'; 
    char x3 = 'c'; 
    char x4 = 'd';
    
    int y1 = 1;
    int y2 = 2;
    int y3 = 3;
}

例如在上述代码当中，我声明了4个字符型的变量，并给他们赋了值，这时候，系统就会为他们分配空间来存放数据。假设当我们声明了这些变量之后，如果a的内存地址是101，那么下面b的就是102，以此类推，因为每个字符只占一个字节。那么如果里面存放的不是字符，而是整型呢？

我们知道，一个int类的整形占4个字节，那么在内存空间中的地址则是这样的:即每个int类的整形占了4个编号，也就是四个地址，但我们一般如果说y2的地址是多少？我们会说是它的首地址，也就是105

接下来实际操作一下:)

在上述代码中，我声明了4个字符型的变量，并给他们赋了值，接下来打印出他们的地址，（在变量名前面的”&”符号是取地址符，可以获得这个变量的地址, %p代表的是我们要输出地址类型的数据，就像%d是输出整数类型的数据一样）我们可以看到，这个地址是16进制的，每个字符只占了一个字节。

接着我们看这一段代码，我声明了2个int型的变量，并给它们赋了值，这时候让我们注意这两个地址的末尾，“8”和“C”，不就是相差了5吗，也就印证了我们之前的说法(一个int占5个字节)。

指针的含义

接下来就来到指针了。一般来讲，指针是用来存放内存地址的变量。也就是说，指针指向的就是一个变量的地址，创建一个指针变量就是在内存中分配了一块空间，通过指针就能找到这块空间的位置。

其实通俗地讲，指针就是地址，当我们声明一个指针变量时，也就是声明了一个存放地址的变量。

指针的创建与基本使用

指针的创建与赋值

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

int main(){
    int a = 3;
	int *b = &a;

	printf("address a: %p, value a: %d\n\n", &a, a);
    printf("address b: %p, value b: %p\n", &b, b);
}

在上述代码中，a是一个整形变量，当你声明了它之后，系统就会从内存中为它开辟一块空间，当你对a赋值的时候，是给这个空间中的数据赋值。但你不知道这个空间的位置（也就是地址）；

b是一个指针变量（也可以叫做地址变量？），当你声明它之后，系统也会从内存中为它开辟一块空间，并且b代表的就是这个空间的位置（地址），当你对b赋值时，赋值的是一个地址，例如上述代码中，我把a的地址赋值给了b，这时候b的值就是a的地址。

让我们观看上面的运行代码，我们分别输出了a和b的地址和值，可以看到，b的值就跟我们上面说的一样，是a的地址，这也就是指针的作用之一

那么我们用指针b存放了a的地址，这时候，我们可以通过输出*b，来获得a的值，因为b中存放的是a的地址

ps: 当你创建了一个指针变量之后，输出&b是输出这个变量本身的地址，输出b是输出这个变量里面存放的地址，输出*b是到达这个变量里面存放的地址的空间，然后输出里面的值。

那么使用指针还有什么作用呢？拿上述的代码距离，我们可以通过修改*b的值，来改变我们定义的变量a的值，因为我们已经把a的地址存到了b里面了

间接引用操作符

当我们定义指针变量时，使用的是b，里面存放的是地址，当我们想要改变里面的地址时，我们是给b赋值(赋的是地址)，而不是给*b赋值, 因为除了声明指针这一场景之外，其他地方的*b代表的是*指针变量里面存的地址指向的值,如下图所示，我们可以直接在定义int *b时给指针变量赋值，例如int *b = &a 也可以像下图一样给b赋值。

当我们使用printf输出*b时，因为现在b中存放的是a的地址，所以*b指的是a的地址里面存放的值，也就是变量a的值

这里我们可以得到指针的另一个作用，改变其他变量的值, 如下图所示，当我们将*b赋值为5时，同时变量a的值也会跟着变化

指针与数组

当我们获取一个数组的地址时，返回的是数组中第一个数据的地址

结构体与指针

结构体是一个或多个变量的集合，这些变量可以是不同的类型（跟java当中的类有点类似，只是没有类中的各种方法）

结构体的定义

struct 结构体名字{
    数据类型 变量名;
    数据类型 变量名;
};

struct tagtax{
    int a;
    char b;
};

结构体的初始化

struct 结构体名 变量名;

struct tagtax t1;

简化结构体的初始化

当我们每次初始化结构体时，都要写struct，但我们可以在定义结构体时使用typedef关键字来解决

可以写成:

typedef struct 结构体名字{
    数据类型 变量名;
    数据类型 变量名;
}结构体别名;

也可以写成: (为什么我们可以省略结构体名字呢？因为之后我们初始化结构体都是用的它的别名，不会用到结构体名字)

typedef struct{
    数据类型 变量名;
    数据类型 变量名;
}结构体别名;

例如:

typedef struct{
    int a;
    char b;
}tagtax;

这时候的初始化: (没有前面的struct嘞)

tagtax t1;

声明结构体类型的指针

当我们定义了一个结构体，并声明（初始化）一个结构体指针, 那么我们如何给它里面的变量赋值呢?

如下面的代码，我们可以用(*t1).a = 1;来进行赋值

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>

typedef struct{
    int a;
    char b;
}tagtax;

int main(){
	tagtax *t1;
    (*t1).a = 1;
    (*t1).b = 'k';
}

在C语言中，我们可以简写这一赋值方式，使用箭头进行赋值

t1->a = 1;
t1->b = 'k';

动态分配内存

为什么我们需要动态分配内存呢？

平常我们写代码时，例如声明一个int a = 1;这时候系统会为我们这个变量自动分配一块空间，用完了不用之后自动给我们释放，我们自身不能控制什么时候给我们这个变量分配一块空间，什么时候释放这块空间，但有了动态分配内存，我们就能自己来决定什么时候分配和什么时候释放

在C语言中，我们会使用malloc函数来动态分配内存，使用free函数来释放内存

我们通过malloc分配内存空间，因为这里存的是int类型的数据，所以要在前面进行一次强制转换，这样就能给a指针变量分配一份4个字节的int类型的地址