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前言
世上有两种耀眼的光芒，一种是正在升起的太阳，一种是正在努力学习编程的你!一个爱学编程的人。各位看官，我衷心的希望这篇博客能对你们有所帮助，同时也希望各位看官能对我的文章给与点评，希望我们能够携手共同促进进步，在编程的道路上越走越远！
1. 内存和地址
1.1 内存
在讲内存和地址之前，我们想有个生活中的案例：
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....
...
有了房间号，如果你的朋友得到房间号，就可以快速的找房间，找到你。
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。
如果把上面的例子对照到计算中，又是怎么样呢？
我们知道计算上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，那我们买电脑的时候，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？ 其实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
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。
所以我们可以理解为：
内存单元的编号 == 地址 == 指针
1.2 究竟该如何理解编址
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。
钢琴、吉他上面没有写上“都瑞咪发嗦啦”这样的信息，但演奏者照样能够准确找到每一个琴弦的每一个位置，这是为何？因为制造商已经在乐器硬件层面上设计好了，并且所有的演奏者都知道。本质是一种约定出来的共识！
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。（通过数据总线传递数据）
但是硬件与硬件之间是互相独立的，那么如何通信呢？答案很简单，用"线"连起来。
而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。
不过，我们今天关心一组线，叫做地址总线。
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。
2. 指针变量和地址
2.1 取地址操作符（&）
理解了内存和地址的关系，我们再回到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：
那我们如何能得到a的地址呢？
这里就得学习一个操作符(&)-取地址操作符
代码演示：
虽然整型变量占用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。
2.2 指针变量和解引用操作符（*）
2.2.1 指针变量
那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，那我们把这样的地址值存放在哪里呢？答案是：指针变量中。
比如：
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。
2.2.2 如何拆解指针类型
我们看到pa的类型是 int* ，我们该如何理解指针的类型呢？
int a = 10;
int * pa = &a;
这里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。
2.2.3 解引用操作符
我们将地址保存起来，未来是要使用的，那怎么使用呢？
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(*)。
*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.
有同学肯定在想，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。
2.3 指针变量的大小
前面的内容我们了解到，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，指针变的大小就是8个字节。
#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;
}
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
• 64位平台下地址是64个bit位，指针变量大小是8个字节
• 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。
3. 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，为什么还要有各种各样的指针类型呢？
其实指针类型是有特殊意义的，我们接下来继续学习。
3.1 指针的解引用
对比，下面2段代码，主要在调试时观察内存的变化。
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。
例题：
3.2 指针+-整数
先看一段代码，调试观察地址的变化。
#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;
}
我们可以看出， 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。
结论：指针的类型决定了指针向前或者向后走一步有多大（距离）。
4. const修饰指针
4.1 const修饰变量
变量是可以修改的，如果把变量的地址交给一个指针变量，通过指针变量的也可以修改这个变量。 但是如果我们希望一个变量加上一些限制，不能被修改，怎么做呢？这就是const的作用。
#include <stdio.h>
int main()
{
int m = 0;
m = 20;//m是可以修改的
const int n = 0;
n = 20;//n是不能被修改的
return 0;
}上述代码中n是不能被修改的，其实n本质是变量，只不过被const修饰后，在语法上加了限制，只要我们在代码中对n就行修改，就不符合语法规则，就报错，致使没法直接修改n。
但是如果我们绕过n，使⽤n的地址，去修改n就能做到了，虽然这样做是在打破语法规则。
我们可以看到这里一个确实修改了，但是我们还是要思考一下，为什么n要被const修饰呢？就是为了不能被修改，如果p拿到n的地址就能修改n，这样就打破了const的限制，这是不合理的，所以应该让p拿到n的地址也不能修改n，那接下来怎么做呢？
4.2 const修饰指针变量
我们看下面代码，来分析：
#include <stdio.h>
//代码1
void test1()
{
int n = 10;
int m = 20;
int *p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
void test2()
{
//代码2
int n = 10;
int m = 20;
const int* p = &n;
*p = 20;//ok?
p = &m; //ok?
}
void test3()
{
int n = 10;
int m = 20;
int *const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
void test4()
{
int n = 10;
int m = 20;
int const * const p = &n;
*p = 20; //ok?
p = &m; //ok?
}
int main()
{
//测试⽆const修饰的情况
test1();
//测试const放在*的左边情况
test2();
//测试const放在*的右边情况
test3();
//测试*的左右两边都有const
test4();
return 0;
}结论：const修饰指针变量的时候
• const如果放在*的左边，修饰的是指针指向的内容（通过变量里的地址，找到地址对应的空间），保证指针指向的内容不能通过指针来改变。 但是指针变量本身的内容可变（指针变量本身的内容是地址）。
• const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本身，保证了指针变量的内容不能修改，但是指针指向的内容，可以通过指针改变。
5. 指针运算
指针的基本运算有三种，分别是：
• 指针+- 整数
• 指针-指针
• 指针的关系运算
5.1 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，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};
5.2 指针-指针
5.3 指针的关系运算
6. 野指针
概念： 野指针就是指针指向的位置是不可知的（随机的、不正确的、没有明确限制的）
6.1 野指针成因
1. 指针未初始化
2. 指针越界访问
3. 指针指向的空间释放
6.2 如何规避野指针
6.2.1 指针初始化
如果明确知道指针指向哪里就直接赋值地址，如果不知道指针应该指向哪里，可以给指针赋值NULL. NULL 是C语言中定义的一个标识符常量，值是0，0也是地址，这个地址是无法使用的，读写该地址会报错。
#ifdef __cplusplus
#define NULL 0
#else
#define NULL ((void *)0)
#endif初始化如下：
#include <stdio.h>
int main()
{
int num = 10;
int*p1 = #
int*p2 = NULL;
return 0;
}6.2.2 小心指针越界
一个程序向内存申请了哪些空间，通过指针也就只能访问哪些空间，不能超出范围访问，超出了就是越界访问。
6.2.3 指针变量不再使用时，及时置NULL，指针使用之前检查有效性
当指针变量指向一块区域的时候，我们可以通过指针访问该区域，后期不再使用这个指针访问空间的时候，我们可以把该指针置为NULL。因为约定俗成的一个规则就是：只要是NULL指针就不去访问， 同时使用指针之前可以判断指针是否为NULL。
我们可以把野指针想象成野狗，野狗放任不管是非常危险的，所以我们可以找一棵树把野狗拴起来， 就相对安全了，给指针变量及时赋值为NULL，其实就类似把野狗栓起来，就是把野指针暂时管理起来。
不过野狗即使拴起来我们也要绕着走，不能去挑逗野狗，有点危险；对于指针也是，在使用之前，我们也要判断是否为NULL，看看是不是被拴起来起来的野狗，如果是不能直接使用，如果不是我们再去使用。
int main()
{
int arr[10] = {1,2,3,4,5,67,7,8,9,10};
int *p = &arr[0];
for(i=0; i<10; i++)
{
*(p++) = i;
}
//此时p已经越界了，可以把p置为NULL
p = NULL;
//下次使⽤的时候，判断p不为NULL的时候再使⽤
//...
p = &arr[0];//重新让p获得地址
if(p != NULL) //判断
{
//...
}
return 0;
}6.2.4 避免返回局部变量的地址
如果造成野指针的第3个原因。
7. assert断言
assert.h 头文件定义了宏 assert() ，用于在运行时确保程序符合指定条件，如果不符合，就报错终止运行。这个宏常常被称为“断言”。
assert(p != NULL);//没有固定形式，只要函数里是非零就可上面代码在程序运行到这一行语句时，验证变量 p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ，程序 继续运行，否则就会终止运行，并且给出报错信息提示。
assert() 宏接受一个表达式作为参数。如果该表达式为真（返回值非零）， assert() 不会产生任何作用，程序继续运行。如果该表达式为假（返回值为零）， assert() 就会报错，在标准错误流 stderr 中写入一条错误信息，显示没有通过的表达式，以及包含这个表达式的文件名和行号。
assert() 的使用对程序员是非常友好的，使用 assert() 有几个好处：它不仅能自动标识文件和出问题的行号，还有一种无需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问 题，不需要再做断言，就在 #include 语句的前面，定义一个宏 NDEBUG 。
#define NDEBUG
#include <assert.h>然后，重新编译程序，编译器就会禁用文件中所有的 assert() 语句。如果程序又出现问题，可以移 除这条 #define NDBUG 指令（或者把它注释掉），再次编译，这样就重新启用了 assert() 语 句。
代码演示：
assert() 的缺点是，因为引入了额外的检查，增加了程序的运行时间。
一般我们可以在debug中使用，在release版本中选择禁用assert就行，在VS这样的集成开发环境中， 在release版本中，直接就是优化掉了。这样在debug版本写有利于程序员排查问题，在release版本不影响用户使用时程序的效率。
8. 指针的使用和传址调用
8.1 传址调用
学习指针的目的是使用指针解决问题，那什么问题，非指针不可呢？
例如：写一个函数，交换两个整型变量的值
一番思考后，我们可能写出这样的代码：
结论：实参传递给形参的时候，形参会单独创建一份临时空间来接收实参，对形参的修改不影响实 参。所以Swap是失败的了。
那怎么办呢？
我们现在要解决的就是当调用Swap函数的时候，Swap函数内部操作的就是main函数中的a和b，直接将a和b的值交换了。那么就可以使用指针了，在main函数中将a和b的地址传递给Swap函数，Swap 函数里边通过地址间接的操作main函数中的a和b就好了。
我们可以看到实现成Swap的方式，顺利完成了任务，这里调用Swap函数的时候是将变量的地址传 递给了函数，这种函数调用方式叫：传址调用。
8.2 strlen的模拟实现
代码实现：
总结
好了，本篇博客到这里就结束了，如果有更好的观点，请及时留言，我会认真观看并学习。
不积硅步，无以至千里；不积小流，无以成江海。