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C语言指针深入详解（一）：内存和地址、指针变量和地址、指针变量类型的意义、指针运算

news 来源：原创 2025/6/10 4:49:38

一、内存和地址

（一）内存

（二）如何理解编址

二、指针变量和地址

（一）取地址操作符（&）

（二）指针变量和解引用操作符（*）

1、指针变量

2、如何拆解指针类型

3、解引用操作符

（三）指针变量的大小

三、指针变量类型的意义

（一）指针的解引用

（二）指针+ -整数

（三）void*指针

四、指针运算

（一）指针+- 整数

（二）指针 - 指针

（三）指针的关系运算

结语

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前言:前面几篇文章介绍了c语言的一些知识，包括循环、数组、函数、VS实用调试技巧、函数递归、操作符等，在这篇文章中，我将开始介绍指针的一些重要知识点！由于指针的内容较多，博主将会分为六篇博客介绍，这是第一篇！对指针感兴趣的友友们可以在评论区一起交流学习！

一、内存和地址

（一）内存

假设有一栋宿舍楼，把你放在楼里，楼上有100个房间，但是房间没有编号，你的一个朋友来找你玩，如果想找到你，就得挨个房子去找，这样效率很低，但是我们如果根据楼层和楼层的房间的情况，给每个房间编上号，如：

⼀楼：101，102，103...
⼆楼：201，202，203...
...

生活中，每个房间有了房间号，就能提高效率，能快速的找到房间。

类比到计算机中，又是怎么样呢？

计算机上CPU（中央处理器）在处理数据的时候，需要的数据是在内存中读取的，处理后的
数据也会放回内存中。我们在买电脑的时候，可以看到电脑上内存是8GB/16GB/32GB等，那这些内存空间如何高效的管理呢？

注意：8G/16G/32G这些才是内存，那些动辄512G/1T/2T/4T的是硬盘。

实际上也是把内存划分为一个个的内存单元，每个内存单元的大小取1个字节。

计算机中常见的单位（补充）：

一个比特位可以存储一个2进制的位1或者0

bit - ⽐特位
Byte - 字节
KB
MB
GB
TB
PB

1Byte = 8bit1KB = 1024Byte1MB = 1024KB1GB = 1024MB1TB = 1024GB1PB = 1024TB

这里大家一定要注意：1B的B指的是Byte（字节），1b的b指的是bit（比特位），1B = 8b。

其中，每个内存单元，相当于一个学生宿舍，一个字节空间里面能放8个比特位，就好比同学们住
的八人间，每个人是一个比特位。

每个内存单元也都有一个编号（这个编号就相当于宿舍房间的门牌号），有了这个内存单元的编号，CPU就可以快速找到一个内存空间。

生活中我们把门牌号也叫地址，在计算机中我们把内存单元的编号也称为地址。C语言中给地址起
了新的名字叫：指针。

内存单元的编号 == 地址 == 指针

（二）如何理解编址

CPU访问内存中的某个字节空间，必须知道这个字节空间在内存的什么位置，而因为内存中字节
很多，所以需要给内存进行编址(就如同宿舍很多，需要给宿舍编号一样)。

计算机中的编址，并不是把每个字节的地址记录下来，而是通过硬件设计完成的。

本质是一种约定出来的共识！硬件编址也是如此。

首先，必须理解，计算机内是有很多的硬件单元，而硬件单元是要互相协同工作的。所谓的协同，至少相互之间要能够进行数据传递。

硬件与硬件之间是互相独立的，那硬件和硬件之间是怎么通信的呢？答案就是：用"线"连起来。CPU和内存之间也是有大量的数据交互的，所以，两者必须也用线连起来。CPU和内存之间也是有大量的数据交互的，所以，两者必须也用线连起来。

我们今天主要了解的是地址总线。

这个线不是个抽象的概念，这个线是物理上存在的（电脑硬件里存在的），32位电脑一般是32根线，64位一般是64根线。我们可以简单理解，32位机器有32根地址总线，每根线只有两态，表示0,1【电脉冲有无】，那么一根线，就能表示2种含义，2根线就能表示4种含义，依次类推。32根地址线，就能表示2^32种含义，每一种含义都代表一个地址。

地址信息被下达给内存，在内存上，就可以找到该地址对应的数据，将数据在通过数据总线传入CPU内寄存器。

二、指针变量和地址

（一）取地址操作符（&）

认识了内存和地址的关系，回到C语言，在C语言中创建变量其实就是向内存申请空间，比如：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;return 0;
}

调试一下，观察内存：

述的代码就是创建了整型变量a，内存中申请4个字节的空间，用于存放整数10，其中每个字节都有地址，上图中4个字节的地址分别是：

0x006FFD70
0x006FFD71
0x006FFD72
0x006FFD73

变量在内存中的存储：

要想得到a的地址，我们得先学习一个操作符(&)->取地址操作符，就像这样：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;&a;//取出a的地址 printf("%p\n", &a);return 0;
}

根据变量在内存中的存储那张图可知，这里会打印处理：006FFD70。

&a取出的是a所占4个字节中地址较小的字节的地址。

整型变量占用4个字节，我们只要知道了第一个字节地址，顺藤摸瓜访问到4个字节的数据也是可
行的。

（二）指针变量和解引用操作符（*）

我将分为指针变量、拆分指针类型、解引用操作符三部分来介绍。

1、指针变量

我们通过取地址操作符(&)拿到的地址是一个数值，比如： 0x006FFD70 ，这个数值有时候也是需
要存储起来，方便后期再使用的，我们把这样的地址值存放在指针变量中。

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;int * pa = &a;//取出a的地址并存储到指针变量pa中 return 0;
}

指针变量也是一种变量，这种变量就是用来存放地址的，存放在指针变量中的值都会理解为地址。

2、如何拆解指针类型

pa的类型是 int*，我们该怎么理解像这样的指针类型呢？

int a = 10;
int * pa = &a;

此处pa左边写的是 int* ， * 是在说明pa是指针变量，而前面的 int 是在说明pa指向的是整型(int)类型的对象。

如果有一个char类型的变量ch，ch的地址，要放在什么类型的指针变量中哩？

char ch = 'w';
pc = &ch;//pc 的类型怎么写呢？

3、解引用操作符

我们将地址保存起来，未来是要使用的，那具体该怎么使用呢？

在现实生活中，我们使用地址要找到一个房间，在房间里可以拿去或者存放物品。
C语言中其实也是一样的，我们只要拿到了地址（指针），就可以通过地址（指针）找到地址（指针）指向的对象，这里必须学习一个操作符叫解引用操作符(*)。

#include <stdio.h>int main()
{int a = 100;int* pa = &a;*pa = 0;return 0;
}

上面代码中第7行就使用了解引用操作符， *pa 的意思就是通过pa中存放的地址，找到指向的空间，*pa其实就是a变量了；所以*pa = 0，这个操作符是把a改成了0。

看到这，有友友肯定要问了，这里如果目的就是把a改成0的话，写成 a = 0；不就完了，为啥非要使用指针呢？其实这里是把a的修改交给了pa来操作，这样对a的修改，就多了一种的途径，写代码就会更加灵活，后期慢慢就能理解了。

（三）指针变量的大小

32位机器假设有32根地址总线，每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0，那我们把32根地址线产生的2进制序列当做一个地址，那么一个地址就是32个bit位，需要4个字节才能存储。

如果指针变量是用来存放地址的，那么指针变量的大小就得是4个字节的空间才可以。

同样的道理，64位机器，假设有64根地址线，一个地址就是64个二进制位组成的二进制序列，存储起来就需要8个字节的空间，指针变量的大小就是8个字节。

代码实现：

#include <stdio.h>//指针变量的大小取决于地址的大小 //32位平台下地址是32个bit位（即4个字节） //64位平台下地址是64个bit位（即8个字节）
int main()
{printf("%zd\n", sizeof(char*));printf("%zd\n", sizeof(short*));printf("%zd\n", sizeof(int*));printf("%zd\n", sizeof(double*));return 0;
}

我们现在在x64和x86两种环境下运行一下，看看各自输出什么结果：

（1）x64环境：

（2）x86环境：

结论：

• 32位平台下地址是32个bit位，指针变量大小是4个字节（x32环境）

• 64位平台下地址是64个bit位，指针变量大小是8个字节（x64环境）

• 注意指针变量的大小和类型是无关的，只要指针类型的变量，在相同的平台下，大小都是相同的。

三、指针变量类型的意义

指针变量的大小和类型无关，只要是指针变量，在同一个平台下，大小都是一样的。那既然这样，为什么指针还要有这么多各种各样的指针类型嘞？是多此一举吗？当然不是啦，指针类型是有其特殊意义的，我们一起来了解一下。

（一）指针的解引用

对比一下下面两段代码，我们主要在调试时观察内存的变化。

代码（1）：

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0x11223344;int* pi = &n;*pi = 0;return 0;
}

代码（2）：

#include <stdio.h>int main()
{int n = 0x11223344;char* pc = (char*)&n;*pc = 0;return 0;
}

通过调试我们可以看到，代码(1)会将n的4个字节全部改为0，但是代码(2)只是将n的第一个字节改为0。

结论：指针的类型决定了，对指针解引用的时候有多大的权限（一次能操作几个字节）。
比如： char* 的指针解引用就只能访问一个字节，而 int* 的指针的解引用就能访问四个字节。

（二）指针+ -整数

这里先展示一段代码：

#include <stdio.h>int main()
{int n = 10;char *pc = (char*)&n;int *pi = &n;printf("%p\n", &n);printf("%p\n", pc);printf("%p\n", pc+1);printf("%p\n", pi);printf("%p\n", pi+1);return 0;
}

我们可以看到，char* 类型的指针变量+1跳过1个字节， int* 类型的指针变量+1跳过了4个字节。
这就是指针变量的类型差异带来的变化。指针+1，其实跳过1个指针指向的元素。指针可以+1，那也可以- 1。

结论：指针的类型决定了指针向前或者向后迈一步有多大（距离）。

（三）void*指针

在指针类型中有一种特殊的类型是 void * 类型的，可以理解为无具体类型的指针（或者叫泛型指
针），这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。但是也有局限性， void* 类型的指针不能直接进行指针的+ - 整数和解引用的运算。

举个例子：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;int* pa = &a;char* pc = &a;return 0;
}

上面的代码中，将一个int类型的变量的地址赋值给一个char*类型的指针变量。编译器给出了一个警告（如下图），是因为类型不兼容。而使用 void*类型就不会有这样的问题。

VS2022编译的结果

使用void*类型的指针接收地址：

#include <stdio.h>int main()
{int a = 10;void* pa = &a;void* pc = &a;*pa = 10;*pc = 0;return 0;
}

F5一下：

VS2022编译的结果

我们可以发现，void* 类型的指针可以接收不同类型的地址，但是无法直接进行指针运算。

void* 类型的指针到底有什么用呢？一般 void* 类型的指针是使用在函数参数的部分，用来接收不同类型数据的地址，这样的设计可以实现泛型编程的效果。

使得一个函数来处理多种类型的数据，博主会在之后的文章中介绍。

四、指针运算

指针的基本运算有三种，这里我们主要实现一下三种基本运算的代码：

（一）指针+- 整数

因为数组在内存中是连续存放的，只要知道第一个元素的地址，只要顺藤摸瓜就能找到后面的所有元素。

int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

数组元素和下标

代码实现：

#include <stdio.h>//指针+- 整数 int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];int i = 0;int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);for(i=0; i<sz; i++){printf("%d ", *(p+i));//p+i 这⾥就是指针+整数 }return 0;
}

（二）指针 - 指针

代码实现：

//指针-指针 #include <stdio.h>int my_strlen(char *s)
{char *p = s;while(*p != '\0' )p++;return p-s;
}int main()
{printf("%d\n", my_strlen("abc"));return 0;
}

（三）指针的关系运算

代码实现：

//指针的关系运算 #include <stdio.h>int main()
{int arr[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};int *p = &arr[0];int sz = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);while(p < arr + sz) //指针的⼤⼩⽐较 {printf("%d ", *p);p++;}return 0;
}

结语

往期回顾：

掌握操作符（一）：操作符的分类，二进制和进制转换，原码、反码、补码，移位操作符，位操作符：&、| 、^ 、~，单目操作符，逗号表达式，下标访问[ ]、函数调用()

掌握操作符（二）：结构成员访问操作符，操作符的属性：优先级、结合性，表达式求值

结语：本篇文章就到此结束了，本文为友友们分享了一些操作符相关的重要知识点，如果友友们有补充的话欢迎在评论区留言，下一期我们将继续介绍操作符剩下的一些重要知识点，感谢友友们的关注与支持！

一、内存和地址

（一）内存

（二）如何理解编址

二、指针变量和地址

（一）取地址操作符（&）

（二）指针变量和解引用操作符（*）

1、指针变量

2、如何拆解指针类型

3、解引用操作符

（三）指针变量的大小

三、指针变量类型的意义

（一）指针的解引用

（二）指针+ -整数

（三）void*指针

四、指针运算

（一）指针+- 整数

（二）指针 - 指针

（三）指针的关系运算

结语

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