C / C++ 指针笔记

最近重新学习了指针，较之前而言有了更深刻的认识，所以简单做一些学习笔记，这篇文章相当于指针入门教程。

前言

本笔记基于油管上mycodeschool的视频教程：Pointers in C/C++，强烈推荐。因为讲课用的是英文，所以笔记中个别部分也会用到英文。

导语

Pointers is one concept that does not go down well with beginners in C/C++. In this tutorial, we have tried to demystify the concept of pointers. And all you need to know to understand this lesson, is how to write a basic C program, how to declare a variable and how to do simple arithmetic upon those variables.
指针对于C/C++初学者而言并不友好，让我们一起来揭开指针的神秘面纱吧。你只需要会写简单的程序，定义变量并且使用这些变量来做一些简单的计算即可。

正文

为了理解指针，我们首先应该了解各种数据类型的变量在计算机中是如何存储的。

我们用下面这张图来表示计算机中的内存。

我们在程序执行时提及的内存, 通常是指随机存取存储器(RAM)，比如我们电脑的内存是有4G(Giga bytes)或者8G(Giga bytes)。

假设我们在内存中显示的这些片段或分区是一个字节的内存。

在典型的计算机体系结构中内存的每个字节都有一个地址。我们假设这个内存中的第一个字节（最下面的一个）的地址为0，地址从下往上递增（201→209）。

现在，我们定义一个整型变量a，一般而言，一个变量占用的内存取决于变量的数据类型和编译器，通常整型(int)占用4个字节，字符型(char)占用1个字节。在我们的例子中，使用204，205，206，207四个地址（字节）来存储a。

计算机有一个内部结构，一个查找表，其中存储了变量a的信息，它是类型整数，位于地址204，也就是变量的首地址，所以我们也说a的地址为204。

我们再定义一个字符型变量c，c占用1个字节，我们使用地址209来存储c。

然后，我们再写一个表达式a = 5，则a的值变成了5。（实际是以二进制存储，这里为了方便理解，我们使用十进制）

再写一个表达式a++;，则a的值变成了6。

现在，我们已经了解了各种数据类型的变量在计算机中是如何存储的，那我们怎么才能知道程序中变量的地址呢？或者我们可以在程序中操作这些内存地址吗？

当然，我们在C/C++可以使用指针，那么什么是指针呢？

Pointers are variables that store the address of another variable.
指针是存储另一个变量地址的变量。

为了帮助理解，我们再画一个表。假设我们有一个区域有4个字节，该区域存储了整型数a，其首地址为204。我们还有另外一个变量p，p是指向整型的指针。现在，指针p可以存储变量a的地址，使用p的某些属性或者运算符，我们就可以到达a。

指针p本身也占用内存，我们假设p存储在地址64。注意：指针通常占用4个字节。

假设我们还有一个整型变量b存储在地址208处，如果我们将p中的地址从204更改为208，那么p就指向了变量b。

现在让我们看一下C/C++中指针的语法。

一个变量通常由变量类型和变量名来完成定义，比如定义一个值为5的整型变量a的写法为int a = 5;，其中int为变量类型，a为变量名。如果我们想定义一个指向其他变量的指针变量p，我们只需要在变量名前加一个星号(*)，其写法为int *p;，p现在就是一个指向整型变量的指针，它可以存储整型变量的地址。假设用p来存储a的地址（即p指向a），我们需要用到取地址符&（&a表示a的地址），其写法为p = &a;。

如果我们要输出指针p(Print(p))，那么输出的是多少呢？没错，就是204，因为它存的就是变量a的地址204。
如果要输出变量a的地址(Print(&a))，显而易见输出的也是204。
如果要输出指针p的地址(Print(&p))，那么输出的是64。
如果要输出*p(Print(*p))，那么输出的应该是多少呢？答案是5，因为在指针的前面加*号，表示的是取这个指针指向的位置的值。这也称为取消引用，因为我们有一个引用或者说我们在p中存储了一个地址。我们使用运算符*获取特定地址的值。
事实上，我们能通过表达式*p = 8;来修改p指向的位置上的值，*p means value at 'p'，and so the value at 'p' is now modified to 8.，此时，输出a的值Print(a)的结果为8。
So, 'p' is the address and *p is the value at address, that is stored in 'p'.