Pointers 地址与指针
指针是C语言里的一个重要概念，也被很多人认作学习C语言路上的一座大山。
我们先从最基础的概念开始。
一件被忽略的小事
我们从变量说起。从初学C语言开始，我们就一直进行声明变量、使用变量、对变量赋值等等操作。
终于有一天你疑惑：
这一切究竟是怎么实现的？
计算机明明是由各种电子元件组成的，为什么我们可以这样随意声明一个变量？计算机是怎么知道它的类型？它是怎么存储的？我们又怎么对变量进行读取、赋值等等操作？
又或者更根本一些的问题是：“变量”究竟在哪里？
就好像生理结构决定了机体的功能，我们要探讨这个问题，不得不回到硬件层面探讨 “存储” 这件事实现的机制。
浅浅溯源
我们的程序如果能用，聪明的你发现我们默认了这两样东西的存在：
- 一个干活的“人”：它从上到下执行代码，遇到不同的“语句”做出不同操作。例如：遇到
if就判断条件，遇到for就进行循环。等等 - 一个存放数据的地方：程序运行的时候，我们不可避免地用到常量、变量等等数据。我们需要一个地方来存放它们。并且，这个地方还得能让这个人方便地取用这些数据。
这个干活的“人” 就是 CPU，而存放数据的地方就是内存（Memory）。
探讨到地址和指针，我们重点要来看看内存：
内存
我们很多时候都在用“内存”这个词，比如 “我买了个手机，256GB的”，你有时候也听到所谓运行内存、内存条之类的说法，可能更少有时候听到缓存的说法。
宽泛一点来讲，它们都至少能叫作“存储器”，因为都能存储数据。
我们先不忙着区分它们，来看看它们共性的部分：我们这里提到了一个单位GB，你有时也听到MB、TB的说法，这又是些啥?
位(bit)
既然内存能“存东西”，它总得有个最小的单位吧！就像我们用米来量长度，克来量重量一样。在“存储”这件事上，人们用一个位，也叫比特(bit) 来存储东西。
一个位是一个“盒子”，它里面存储的要么是0，要么是1。
物理世界中，这样一个“盒子”可能是一个电容器，我们利用它“有电”和“没电”两种状态来存储0和1，像这样：
+---+ +---+
| 0 | 或 | 1 |
+---+ +---+因此，位是计算机存储的最小单位。1b表示1个位，2b表示2个位，以此类推。
这时你疑惑，明明GB、MB这些单位，好像B是大写的？和b代表的位bit不太一样吧？
字节(Byte)
非常好的观察！
一个位只能存储一个状态，要么是0，要么是1。例如灯是开着的还是关着的？、我今天吃早饭了还是没吃早饭？ 这些只涉及到“是”或“非”两种状态的问题，可以用一个位来存储。
但是，如果我们要存储更多的信息呢？比如今天星期几？ 这个问题，就不能用0或1来回答。
于是我们组合出更大的单位，将8个位组合在一起，称为一个字节(Byte)，用大写的B表示：
字节是连在一起的8个位，例如，这是一个字节：
+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
+---+---+---+---+---+---+---+---+而这分散的8个位不是一个字节：
+---+ +---+---+ +---+---+---+---+ +---+
| 1 | ... | 1 | 0 | ... | 0 | 1 | 0 | 1 | ... | 0 |
+---+ +---+---+ +---+---+---+---+ +---+对工程符号的一些更正
你很可能自豪地说：我熟知k、M、G这些单位，在工程上，它们分别表示10^3、10^6、10^9！就好比1km = 1000m（米），1MV = 1000000V（伏特）。
但我们必要地对他们做一些更正：
10^3、10^6、10^9这些单位在计算机存储中有一些丑陋，它们并不能被表示为2的幂次。因此，我们声称：
k表示1024=2^10，
M表示1024*1024=2^20，
G表示1024*1024*1024=2^30
再进一步...
很好！我们现在知道了“存储”这件事是怎么实现的，但还有一件更重要的事情没有解决：
我们最开始不是要回答变量么？变量是怎么存储的？不同的变量占有的字节数一样么？计算机是怎么在茫茫的内存盒子中找到一个个变量的？
变量的存储
我们来看看，当我们声明一个变量的时候，在内存里发生了什么：
int a = 10;
char b = 'A';int是一个整数类型，人们规定，它在内存中要占用4个字节（也就是32个位）。因此，一个int类型的变量最多能表示2^32种不同的状态（这样能对应足够多的整数）。
因此，当程序执行到int a = 10;这行代码时，内存中：
...□□□ □□□□□□□□ □□□□□□□□ □□□□□□□□ □□□□□□□□ □□□...
(内存某一处) └──────────划给变量a的空间─────────┘同理，char是一个字符类型，人们规定，它在内存中要占用1个字节（也就是8个位）。因此，一个char类型的变量最多能表示2^8种不同的状态（这样能对应相对足够多的字符）。
因此，当程序执行到char b = 'A';这行代码时，内存中：
...□□□ □□□□□□□□ □□□...
(内存某一处) └───┬──┘
划给变量b的空间这里我们不探讨像10这样的值是怎么对应到那庞大的2^32种状态中的某一个状态中去的。
但就如一个1b的空间的0和1两种状态，就能表示我今天吃饭了么？ 这问题的真假一样，可以确定地是，10一定能对应于2^32种状态中的某一个。
就要到那个地方了...!
终于可以回到最开始的问题了！变量到底存储在哪里？地址是什么？指针又是什么？！
地址(Address)
要让程序能用，我们现在已经知道了可以向内存 “要一小块地” 拿来存储变量了！可计算机是不是还得知道这些变量在哪才能对它们读取、赋值呢？
答案是肯定的！因此，人们给内存中的每一个字节都编上了号，这个号就叫做地址(Address)。
形象地说，从内存的第一个字节开始，依次编号为0、1、2、3，以此类推：
□□□□□□□□ □□□□□□□□ □□□□□□□□ □□□□□□□□ ...
↑ ↑ ↑ ↑ ...
No.0 No.1 No.2 No.3 ...这样一来，程序就能通过地址来找到变量所在的位置，从而对它们进行读取、赋值等操作。
而这和我们写程序有什么关系？这就引出了指针的概念！ 如果我们能用一个变量来存储另一个变量的地址，那我们是不是就能在程序层面，通过这个变量来间接地访问另一个变量了？
指针(Pointer)
指针就是用来存储地址的变量。它的值是另一个变量的地址。指针的类型决定了它所指向的变量的类型。
我们知道，整数类型的“名字”是int，字符类型的“名字”是char。那么，指针类型的“名字”是啥呢？
指针类型的“名字”是在变量类型的基础上加上一个*号。例如：
int*是一个新的数据类型，这个类型的变量是一个指向整数类型变量的指针，存储一个整数变量的地址。char*是一个新的数据类型，这个类型的变量是一个指向字符类型变量的指针，存储一个字符变量的地址。
声明指针变量和声明普通变量没有任何区别。
int a; // 声明一个名为a的变量
// 它的类型是整型，可以储存一个整数值
int* p; // 声明一个名为p的变量
// 它的类型是“指向整型的指针”
// 可以储存一个整数变量的地址原理讲完了，我们最后补充一点代码层面的实现：
你会说，如果我有一个变量int a;，我怎么知得到它在内存中的地址？或者，如果我有一个指针变量int* p;，我知道它存储的地址处有一个整型变量，我怎么通过它来访问那个整型变量？
我们隆重介绍两个运算符：
取址运算符&和解引用运算符*
- 取址运算符
&：用于获取一个变量的地址。例如，&a表示变量a的地址。 - 解引用运算符
*：用于访问指针所指向的变量。例如，*p表示，指针p所存储的地址那个位置的变量。
你可以尝试：
int a = 10; // 声明一个整型变量a，并初始化为10
int* p = &a; // 声明一个指向整型的指针p，并将a的地址赋给p
printf("a的值: %d\n", a); // 输出a的值，结果是10
printf("a的地址: %p\n", &a); // 输出a的地址
printf("p的值: %p\n", p); // 输出p的值，结果是a的地址
printf("p指向的值: %d\n", *p); // 输出p指向的值，结果是10运行结果类似于：
a的值: 10
a的地址: 0x7ffee3b8c9ac
p的值: 0x7ffee3b8c9ac
p指向的值: 10就如整型变量需要%d，字符型变量需要%c，这里%p是指针变量对应的格式说明符。
几个Remark
- 等等，等等，我记得明明说好的
int类型占4个字节来着，这里得到的地址究竟指向的是哪个字节？
人们规定，变量的地址是它所占用的第一个字节的地址。因此，a的地址指向的是它所占用的4个字节中的第一个字节。 - 上面的例子里，我们得到变量
a的地址是0x7ffee3b8c9ac，你一定会疑惑：明明地址的编号不是0,1,2...么？这一串是啥？
事实上，现在生产的内存实在是“太能存”了，它含有的总字节数太多了。因此相比于十进制，地址通常用十六进制数表示，更紧凑，更适合表示内存地址。
如果换成人能看懂的十进制表示，变量a的地址在第140732718959020号字节。 - 最后你没有忘掉问一个问题：指针变量也是变量，占几个字节？
指针变量的大小和它所指向的变量类型占几个字节无关。曾经的一段时间，指针变量占4个字节。而在大多数现代计算机系统中，指针变量通常占用8个字节（也就是64个位bit）。
这是因为现代计算机理论上最多能支持搭载的内存大小是2^64个字节，大约是16EB(1EB=2^50 Byte)，因此需要2^64种状态来表示每一个字节的地址。
于是，指针变量就需要8个字节来存储这些地址。
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