指針對于C來說太重要。然而，想要全面理解指針，除了要對C語言有熟練的掌握外，還要有計算機硬件以及操作系統(tǒng)等方方面面的基本知識。所以本文盡可能的通過一篇文章完全講解指針。
為什么需要指針？
指針解決了一些編程中基本的問題。
第一，指針的使用使得不同區(qū)域的代碼可以輕易的共享內(nèi)存數(shù)據(jù)。當(dāng)然小伙伴們也可以通過數(shù)據(jù)的復(fù)制達到相同的效果，但是這樣往往效率不太好。
因為諸如結(jié)構(gòu)體等大型數(shù)據(jù)，占用的字節(jié)數(shù)多，復(fù)制很消耗性能。
但使用指針就可以很好的避免這個問題，因為任何類型的指針占用的字節(jié)數(shù)都是一樣的（根據(jù)平臺不同，有4字節(jié)或者8字節(jié)或者其他可能）。
第二，指針使得一些復(fù)雜的鏈接性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建成為可能，比如鏈表，鏈式二叉樹等等。
第三，有些操作必須使用指針。如操作申請的堆內(nèi)存。
還有：C語言中的一切函數(shù)調(diào)用中，值傳遞都是“按值傳遞”的。
如果我們要在函數(shù)中修改被傳遞過來的對象，就必須通過這個對象的指針來完成。
計算機是如何從內(nèi)存中進行取指的？
計算機的總線可以分為3種：數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線。這里不對控制總線進行描述。數(shù)據(jù)總線用于進行數(shù)據(jù)信息傳送。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)一般與CPU的字長一致。一般而言，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)跟當(dāng)前機器int值的長度相等。例如在16位機器上，int的長度是16bit，32位機器則是32bit。這個計算機一條指令最多能夠讀取或者存取的數(shù)據(jù)長度。大于這個值，計算機將進行多次訪問。這也就是我們說的64位機器進行64位數(shù)據(jù)運算的效率比32位要高的原因，因為32位機要進行兩次取指和運行，而64位機卻只需要一次！
地址總線專門用于尋址，CPU通過該地址進行數(shù)據(jù)的訪問，然后把處于該地址處的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線進行傳送，傳送的長度就是數(shù)據(jù)總線的位數(shù)。地址總線的位數(shù)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存空間大小，比如CPU總線長32位，其最大的直接尋址空間長232KB，也就是4G。這也就是我們常說的32位CPU最大支持的內(nèi)存上限為4G（當(dāng)然，實際上支持不到這個值，因為一部分尋址空間會被映射到外部的一些IO設(shè)備和虛擬內(nèi)存上。現(xiàn)在通過一些新的技術(shù)，可以使32位機支持4G以上內(nèi)存，但這個不在這里的討論范圍內(nèi)）。
一般而言，計算機的地址總線和數(shù)據(jù)總線的寬度是一樣的，我們說32位的CPU，數(shù)據(jù)總線和地址總線的寬度都是32位。
計算機訪問某個數(shù)據(jù)的時候，首先要通過地址總線傳送數(shù)據(jù)存儲或者讀取的位置，然后在通過數(shù)據(jù)總線傳送需要存儲或者讀取的數(shù)據(jù)。一般地，int整型的位數(shù)等于數(shù)據(jù)總線的寬度，指針的位數(shù)等于地址總線的寬度。
計算機的基本訪問單元
學(xué)過C語言的人都知道，C語言的基本數(shù)據(jù)類型中，就屬char的位數(shù)最小，是8位。我們可以認為計算機以8位，即1個字節(jié)為基本訪問單元。小于一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，必須通過位操作來進行訪問。
內(nèi)存訪問方式
如圖1所示，計算機在進行數(shù)據(jù)訪問的時候，是以字節(jié)為基本單元進行訪問的，所以可以認為，計算每次都是從第p個字節(jié)開始訪問的。訪問的長度將由編譯器根據(jù)實際類型進行計算，這在后面將會進行講述。
內(nèi)存訪問方式
想要了解更多，就去翻閱計算機組成原理和編譯原理吧。
sizeof關(guān)鍵字
sizeof關(guān)鍵字是編譯器用來計算某些類型的數(shù)據(jù)的長度的，以字節(jié)為基本單位。例如：
sizeof(char)=1; sizeof(int)=4;
sizeof(Type)的值是在編譯的時候就計算出來了的，可以認為這是一個常量！
指針是什么？
我們知道：C語言中的數(shù)組是指一類類型，數(shù)組具體區(qū)分為 int 類型數(shù)組，double類型數(shù)組,char數(shù)組 等等。
同樣指針這個概念也泛指一類數(shù)據(jù)類型，int指針類型，double指針類型，char指針類型等等。
通常，我們用int類型保存一些整型的數(shù)據(jù)，如 int num = 97 ， 我們也會用char來存儲字符：char ch = 'a'。
我們也必須知道：任何程序數(shù)據(jù)載入內(nèi)存后，在內(nèi)存都有他們的地址，這就是指針。
而為了保存一個數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址，我們就需要指針變量。
因此：指針是程序數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的地址，而指針變量是用來保存這些地址的變量。
在我個人的理解中，可以將指針理解成int整型，只不過它存放的數(shù)據(jù)是內(nèi)存地址，而不是普通數(shù)據(jù)，我們通過這個地址值進行數(shù)據(jù)的訪問，假設(shè)它的是p，意思就是該數(shù)據(jù)存放位置為內(nèi)存的第p個字節(jié)。
當(dāng)然，我們不能像對int類型的數(shù)據(jù)那樣進行各種加減乘除操作，這是編譯器不允許的，因為這樣錯是非常危險的！
圖2就是對指針的描述，指針的值是數(shù)據(jù)存放地址，因此，我們說，指針指向數(shù)據(jù)的存放位置。
指針的長度
我們使用這樣的方式來定義一個指針：
我們說p是指向type類型的指針，type可以是任意類型，除了可以是char,short, int, long等基本類型外，還可以是指針類型，例如int *, int **, 或者更多級的指針，也可是是結(jié)構(gòu)體，類或者函數(shù)等。于是，我們說：
int * 是指向int類型的指針；
int **，也即(int *) *，是指向int *類型的指針，也就是指向指針的指針；
int ***，也即(int **) *，是指向int**類型的指針，也就是指向指針的指針的指針；
…我想你應(yīng)該懂了
struct xxx *，是指向struct xxx類型的指針；
其實，說這么多，只是希望大家在看到指針的時候，不要被int ***這樣的東西嚇到，就像前面說的，指針就是指向某種類型的指針，我們只看最后一個*號，前面的只不過是type類型罷了。
細心一點的人應(yīng)該發(fā)現(xiàn)了，在“什么是指針”這一小節(jié)當(dāng)中，已經(jīng)表明了：指針的長度跟CPU的位數(shù)相等，大部分的CPU是32位的，因此我們說，指針的長度是32bit，也就是4個字節(jié)！注意：任意指針的長度都是4個字節(jié)，不管是什么指針！（當(dāng)然64位機自己去測一下，應(yīng)該是8個字節(jié)吧。。。）
于是：
Type *p;izeof(p)的值是4，Type可以是任意類型，char,int, long, struct, class, int **…
以后大家看到什么sizeof(char*), sizeof(int *)，sizeof(xxx *)，不要理會，統(tǒng)統(tǒng)寫4，只要是指針，長度就是4個字節(jié)，絕對不要被type類型迷惑！
為什么程序中的數(shù)據(jù)會有自己的地址？
弄清這個問題我們需要從操作系統(tǒng)的角度去認知內(nèi)存。
電腦維修師傅眼中的內(nèi)存是這樣的：內(nèi)存在物理上是由一組DRAM芯片組成的。
而作為一個程序員，我們不需要了解內(nèi)存的物理結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)將RAM等硬件和軟件結(jié)合起來，給程序員提供的一種對內(nèi)存使用的抽象。
這種抽象機制使得程序使用的是虛擬存儲器,而不是直接操作和使用真實存在的物理存儲器。
所有的虛擬地址形成的集合就是虛擬地址空間。
在程序員眼中的內(nèi)存應(yīng)該是下面這樣的。
也就是說，內(nèi)存是一個很大的，線性的字節(jié)數(shù)組（平坦尋址）。每一個字節(jié)都是固定的大小，由8個二進制位組成。
最關(guān)鍵的是，每一個字節(jié)都有一個唯一的編號,編號從0開始，一直到最后一個字節(jié)。
如上圖中，這是一個256M的內(nèi)存，他一共有256x1024x1024 = 268435456個字節(jié)，那么它的地址范圍就是 0 ~268435455 。
由于內(nèi)存中的每一個字節(jié)都有一個唯一的編號。
因此，在程序中使用的變量，常量，甚至數(shù)函數(shù)等數(shù)據(jù)，當(dāng)他們被載入到內(nèi)存中后，都有自己唯一的一個編號，這個編號就是這個數(shù)據(jù)的地址。
指針就是這樣形成的。
下面用代碼說明
#include <stdio.h>int main(void){ char ch = 'a'; int num = 97; printf("ch 的地址:%p",&ch); //ch 的地址:0028FF47 printf("num的地址:%p",&num); //num的地址:0028FF40 return 0;}
指針的值實質(zhì)是內(nèi)存單元（即字節(jié)）的編號，所以指針單獨從數(shù)值上看，也是整數(shù)，他們一般用16進制表示。
指針的值（虛擬地址值）使用一個機器字的大小來存儲。
也就是說,對于一個機器字為w位的電腦而言,它的虛擬地址空間是0~2w － 1 ,程序最多能訪問2w個字節(jié)。
這就是為什么xp這種32位系統(tǒng)最大支持4GB內(nèi)存的原因了。
我們可以大致畫出變量ch和num在內(nèi)存模型中的存儲。（假設(shè) char占1個字節(jié)，int占4字節(jié)）
變量和內(nèi)存
為了簡單起見，這里就用上面例子中的 int num = 97 這個局部變量來分析變量在內(nèi)存中的存儲模型。
已知：num的類型是int，占用了4個字節(jié)的內(nèi)存空間，其值是97，地址是0028FF40。我們從以下幾個方面去分析。
1、內(nèi)存的數(shù)據(jù)
內(nèi)存的數(shù)據(jù)就是變量的值對應(yīng)的二進制，一切都是二進制。
97的二進制是 : 00000000 00000000 00000000 0110000 , 但使用的小端模式存儲時，低位數(shù)據(jù)存放在低地址，所以圖中畫的時候是倒過來的。
2、內(nèi)存數(shù)據(jù)的類型
內(nèi)存的數(shù)據(jù)類型決定了這個數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)，以及計算機將如何解釋這些字節(jié)。
num的類型是int，因此將被解釋為 一個整數(shù)。
3、內(nèi)存數(shù)據(jù)的名稱
內(nèi)存的名稱就是變量名。實質(zhì)上，內(nèi)存數(shù)據(jù)都是以地址來標識的，根本沒有內(nèi)存的名稱這個說法，這只是高級語言提供的抽象機制 ，方便我們操作內(nèi)存數(shù)據(jù)。
而且在C語言中，并不是所有的內(nèi)存數(shù)據(jù)都有名稱，例如使用malloc申請的堆內(nèi)存就沒有。
4、內(nèi)存數(shù)據(jù)的地址
如果一個類型占用的字節(jié)數(shù)大于1，則其變量的地址就是地址值最小的那個字節(jié)的地址。
因此num的地址是 0028FF40。內(nèi)存的地址用于標識這個內(nèi)存塊。
5、內(nèi)存數(shù)據(jù)的生命周期
num是main函數(shù)中的局部變量，因此當(dāng)main函數(shù)被啟動時，它被分配于棧內(nèi)存上，當(dāng)main執(zhí)行結(jié)束時，消亡。
如果一個數(shù)據(jù)一直占用著他的內(nèi)存，那么我們就說他是“活著的”，如果他占用的內(nèi)存被回收了，則這個數(shù)據(jù)就“消亡了”。
C語言中的程序數(shù)據(jù)會按照他們定義的位置，數(shù)據(jù)的種類，修飾的關(guān)鍵字等因素，決定他們的生命周期特性。
實質(zhì)上我們程序使用的內(nèi)存會被邏輯上劃分為：棧區(qū)，堆區(qū)，靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)，方法區(qū)。
不同的區(qū)域的數(shù)據(jù)有不同的生命周期。
無論以后計算機硬件如何發(fā)展，內(nèi)存容量都是有限的，因此清楚理解程序中每一個程序數(shù)據(jù)的生命周期是非常重要的。
指針運算
N多的面試會考這種東西了：
??????Type *p; p++;然后問你p的值變化了多少。
其實，也可以認為這是在考編譯器的基本知識。因此p的值并不像表面看到的+1那么簡單，編譯器實際上對p進行的是加sizeof(Type)的操作。
看一個一段代碼的測試結(jié)果：
這里注釋掉char一行的原因是因為cout<<(char*)會被當(dāng)成字符串輸出，而不是char的地址）
執(zhí)行結(jié)果：
觀察結(jié)果，可以看出，他們的增長結(jié)果分別是：
2（sizeof(short)） 4（sizeof(int)） 4（sizeof(long)） 8（sizeof(long long)） 4（sizeof(float)） 8（sizeof(double)） 12（sizeof(long double)）
喏，增加的值是不是sizeof(Type)呢？別的什么struct，class之類的，就不驗證你，有興趣的自己去驗證。
我們再對這樣的一段代碼進行匯編，查看編譯器是如何進行指針的加法操作的：
匯編結(jié)果：
注意看注釋部分的結(jié)果，我們看到，piv的值顯示加了4（sizeof(int)），然后又加了16（4*sizeof(int)）。
指針變量和指向關(guān)系
用來保存指針的變量，就是指針變量。
如果指針變量p1保存了變量 num的地址，則就說：p1指向了變量num，也可以說p1指向了num所在的內(nèi)存塊 ，這種指向關(guān)系，在圖中一般用 箭頭表示。
上圖中，指針變量p1指向了num所在的內(nèi)存塊 ，即從地址0028FF40開始的4個byte 的內(nèi)存塊。
定義指針變量
C語言中，定義變量時，在變量名前寫一個 * 星號，這個變量就變成了對應(yīng)變量類型的指針變量。必要時要加( ) 來避免優(yōu)先級的問題。
引申：C語言中，定義變量時，在定義的最前面寫上typedef ，那么這個變量名就成了一種類型，即這個類型的同義詞。
int a ; //int類型變量 aint *a ; //int* 變量aint arr[3]; //arr是包含3個int元素的數(shù)組int (* arr )[3]; //arr是一個指向包含3個int元素的數(shù)組的指針變量 //-----------------各種類型的指針------------------------------ int* p_int; //指向int類型變量的指針 double* p_double; //指向idouble類型變量的指針 struct Student *p_struct; //結(jié)構(gòu)體類型的指針 int(*p_func)(int,int); //指向返回類型為int，有2個int形參的函數(shù)的指針 int(*p_arr)[3]; //指向含有3個int元素的數(shù)組的指針 int** p_pointer; //指向 一個整形變量指針的指針
指針的2個重要屬性
指針也是一種數(shù)據(jù)，指針變量也是一種變量，因此指針 這種數(shù)據(jù)也符合前面變量和內(nèi)存主題中的特性。
這里要強調(diào)2個屬性：指針的類型，指針的值。
int main(void){ int num = 97; int *p1 = # char* p2 = (char*)(&num);
printf("%d",*p1); //輸出 97 putchar(*p2); //輸出 a return 0;}
指針的值：很好理解，如上面的num 變量 ，其地址的值就是0028FF40 ，因此 p1的值就是0028FF40。
數(shù)據(jù)的地址用于在內(nèi)存中定位和標識這個數(shù)據(jù)，因為任何2個內(nèi)存不重疊的不同數(shù)據(jù)的地址都是不同的。
指針的類型：指針的類型決定了這個指針指向的內(nèi)存的字節(jié)數(shù)并如何解釋這些字節(jié)信息。
一般指針變量的類型要和它指向的數(shù)據(jù)的類型匹配。
由于num的地址是0028FF40，因此 p1 和 p2 的值都是0028FF40
*p1 : 將從地址0028FF40 開始解析，因為p1是int類型指針，int占4字節(jié)，因此向后連續(xù)取4個字節(jié)，并將這4個字節(jié)的二進制數(shù)據(jù)解析為一個整數(shù) 97。
*p2 : 將從地址0028FF40 開始解析，因為p2是char類型指針，char占1字節(jié)，因此向后連續(xù)取1個字節(jié)，并將這1個字節(jié)的二進制數(shù)據(jù)解析為一個字符，即'a'。
同樣的地址，因為指針的類型不同，對它指向的內(nèi)存的解釋就不同，得到的就是不同的數(shù)據(jù)。
取地址
既然有了指針變量，那就得讓他保存其它變量的地址，使用& 運算符取得一個變量的地址。
int add(int a , int b){ return a + b;}
int main(void){ int num = 97; float score = 10.00F; int arr[3] = {1,2,3};
//-----------------------
int* p_num = # float* p_score = &score; int (*p_arr)[3] = &arr; int (*fp_add)(int ,int ) = add; //p_add是指向函數(shù)add的函數(shù)指針 return 0;}
特殊的情況，他們并不一定需要使用&取地址：
- 數(shù)組名的值就是這個數(shù)組的第一個元素的地址。
- 函數(shù)名的值就是這個函數(shù)的地址。
- 字符串字面值常量作為右值時，就是這個字符串對應(yīng)的字符數(shù)組的名稱,也就是這個字符串在內(nèi)存中的地址。
int add(int a , int b){ return a + b;}int main(void){ int arr[3] = {1,2,3}; //----------------------- int* p_first = arr; int (*fp_add)(int ,int ) = add; const char* msg = "Hello world"; return 0;}
解地址
我們需要一個數(shù)據(jù)的指針變量干什么？
當(dāng)然使用通過它來操作（讀/寫）它指向的數(shù)據(jù)啦。
對一個指針解地址，就可以取到這個內(nèi)存數(shù)據(jù)，解地址的寫法，就是在指針的前面加一個*號。
解指針的實質(zhì)是：從指針指向的內(nèi)存塊中取出這個內(nèi)存數(shù)據(jù)。
int main(void){ int age = 19; int*p_age = &age; *p_age = 20; //通過指針修改指向的內(nèi)存數(shù)據(jù)
printf("age = %d",*p_age); //通過指針讀取指向的內(nèi)存數(shù)據(jù) printf("age = %d",age);
return 0;}
指針之間的賦值
指針賦值和int變量賦值一樣，就是將地址的值拷貝給另外一個。
指針之間的賦值是一種淺拷貝，是在多個編程單元之間共享內(nèi)存數(shù)據(jù)的高效的方法。
//通過指針 p1 、 p3 都可以對內(nèi)存數(shù)據(jù) num 進行讀寫，如果2個函數(shù)分別使用了p1 和p3，那么這2個函數(shù)就共享了數(shù)據(jù)num。
空指針（NULL指針）
NULL是C語言標準定義的一個值，這個值其實就是0，只不過為了使得看起來更加具有意義，才定義了這樣的一個宏，中文的意思是空，表明不指向任何東西。你懂得。不過在此不討論空和零的區(qū)別。
在C語言中，我們讓指針變量賦值為NULL表示一個空指針，而C語言中，NULL實質(zhì)是((void*)0)，就像前面說的指針可以理解成特殊的int，它總是有值的，p=NULL，其實就是p的值等于0。對于不多數(shù)機器而言，0地址是不能直接訪問的，設(shè)置為0，就表示該指針哪里都沒指向。而在C++中，NULL實質(zhì)是0。
換種說法：任何程序數(shù)據(jù)都不會存儲在地址為0的內(nèi)存塊中，它是被操作系統(tǒng)預(yù)留的內(nèi)存塊。
下面代碼摘自 stdlib.h
#ifdef __cplusplus #define NULL 0#else #define NULL ((void *)0)#endif
當(dāng)然，就機器內(nèi)部而言，NULL指針的實際值可能與此不同，這種情況下，編譯器將負責(zé)零值和內(nèi)部值之間的翻譯轉(zhuǎn)換。
NULL指針的概念非常有用，它給了你一種方法，表示某個特定的指針目前并未指向任何東西。例如，一個用于在某個數(shù)組中查找某個特定值的函數(shù)可能返回一個指向查找到的數(shù)組元素的指針。如果沒找到，則返回一個NULL指針。
在內(nèi)存的動態(tài)分配上，NULL的意義非同凡響，我們使用它來避免內(nèi)存被多次釋放，造成經(jīng)常性的段錯誤（segmentation fault）。一般，在free或者delete掉動態(tài)分配的內(nèi)存后，都應(yīng)該立即把指針置空，避免出現(xiàn)所以的懸掛指針，致使出現(xiàn)各種內(nèi)存錯誤！例如：
free函數(shù)是不會也不可能把p置空的。像下面這樣的代碼就會出現(xiàn)內(nèi)存段錯誤：
因為，第一次free操作之后，p指向的內(nèi)存已經(jīng)釋放了，但是p的值還沒有變化，free函數(shù)改不了這個值，再free一次的時候，p指向的內(nèi)存區(qū)域已經(jīng)被釋放了，這個地址已經(jīng)變成了非法地址，這個操作將導(dǎo)致段錯誤的發(fā)生（此時，p指向的區(qū)域剛好又被分配出去了，但是這種概率非常低，而且對這樣一塊內(nèi)存區(qū)域進行操作是非常危險的！）
但是下面這段代碼就不會出現(xiàn)這樣的問題：
因為p的值編程了NULL，free函數(shù)檢測到p為NULL，會直接返回，而不會發(fā)生錯誤。
這里順便告訴大家一個內(nèi)存釋放的小竅門，可以有效的避免因為忘記對指針進行置空而出現(xiàn)各種內(nèi)存問題。這個方法就是自定義一個內(nèi)存釋放函數(shù)，但是傳入的參數(shù)不知指針，而是指針的地址，在這個函數(shù)里面置空，如下：
結(jié)果：
my_free調(diào)用了之后，p的值就變成了0（NULL），調(diào)用多少次free都不會報錯了！
另外一個方式也非常有效，那就是定義FREE宏，在宏里面對他進行置空。例如
執(zhí)行結(jié)果同上面一樣，不會報段錯誤：
（關(guān)于內(nèi)存的動態(tài)分配，這是個比較復(fù)雜的話題，有機會再專門開辟一章給各位講述一下吧，寫個帖子還是很花費時間和精力的，呵呵，寫過的童鞋應(yīng)該都很清楚，所以順便插一句，轉(zhuǎn)帖可以，請注明出處，畢竟，大家都是本著共享的精神來討論問題的，寫的好壞都沒有向你所要什么，請尊重每個人的勞動成果。）
指向空，或者說不指向任何東西。
壞指針
指針變量的值是NULL，或者未知的地址值，或者是當(dāng)前應(yīng)用程序不可訪問的地址值，這樣的指針就是壞指針。
不能對他們做解指針操作，否則程序會出現(xiàn)運行時錯誤，導(dǎo)致程序意外終止。
任何一個指針變量在做解地址操作前，都必須保證它指向的是有效的，可用的內(nèi)存塊，否則就會出錯。
壞指針是造成C語言Bug的最頻繁的原因之一。
void foo(){ int*p; *p = 10; //Oops! 不能對一個未知的地址解地址}
void bar(){ int*p = (int*)1000; *p =10; //Oops! 不能對一個可能不屬于本程序的內(nèi)存的地址的指針解地址}
