C/C++ 内存与指针

内存与指针杂谈

1、指针

1、数组指针

int(*ptr)[n]

()的优先级高，(*ptr)表示ptr是一个指针，指向一个int类型的一维数组，这个数组的长度为n，也可以说ptr的步长就是n。也就是说执行ptr+1时，ptr要跨过n个int的长度。

2、指针数组

int* p[n]

[]的优先级高，p和[]先结合表示一个数组，int*表示数组中元素的数据类型为int*。

3、复杂一点的指针

int* (*ptr)[n]

ptr是一个指向数组的指针，数组中的每个元素都是指向int的指针。

4、指针运算

指针运算：一个指针ptrold加(减)一个整数n后，结果是一个新的指针ptrnew，ptrnew的类型和ptrold的类型相同，ptrnew所指向的类型和ptrold所指向的类型也相同。ptrnew的值将比ptrold的值加或减了n乘sizeof(ptrold所指向的类型)个字节。

5、指针变量和指针所指向的内存空间是两个不同的概念

6、指针做函数参数，是指针存在的最大意义

*p间接赋值成立的3个条件：

1. 2个变量（通常一个实参，一个形参）。
2. 建立关系，实参取地址赋给形参。
3. *p形参去间接修改实参的值。

引申：函数调用时，用n级指针(形参)修改n-1级指针(实参)的值。

7、一个指针的内容

1. 指针的类型。

2. 指针所指向的类型。

3. 指针的值或者叫指针所指向的内存区或地址

   • 指针的值都是指针本身存储的数值，这个数值将被编译器当做一个地址，而不是一般的数值，在32位程序里所有类型的指针的值都是一个32位整数，因为32位程序里内存地址都是32位长。
   • 指针所指向的内存区就是从指针的值所代表的那个内存地址开始，长度为sizeof(指针所指向的类型)的一片内存区。

4. 指针本身所占据的内存区。在32位平台里，指针本身占据了4个字节的长度。

2、内存

1、内存四区：

1. 栈区(stack)：由编译器自动分配释放，存放函数参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。

2. 堆区(heap)：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据结构中的堆是两个概念。分配方式倒是类似于链表。

3. 数据区：主要包括静态全局区和常量区，如果站在汇编角度细分的话还可以有很多小的区。

   • 全局区（静态区）(static)：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域，程序结束后由系统释放。
   • 常量区：常量字符串就是放在这里。程序结束后由系统释放。

4. 代码区：存在函数体的二进制代码。

2、变量

变量的本质：一段连续内存空间的别名。

数据类型的本质：固定大小内存空间的别名。

1、修改变量的方法

1. 直接修改，int a = 10;
2. 间接修改，内存有地址编号，拿到地址编号也可以修改内存，外挂的原理就是通过变量内存地址来修改变量值：&a = 1245024; ((int)(1245024)) = 10。
3. C++中引用。

2、声明变量的意义

1. 建立变量符号表。
2. 变量的数据类型指示了系统分配多少内存空间。
3. 变量的数据类型指示了系统如何解释内存空间中的值。
4. 变量的数据类型确定了变量的取值范围。
5. 不同的数据类型有不同的操作。

3、函数内存模型

• 主调函数可以把堆区、栈区、全局数据内存地址传递给被掉函数。
• 被掉函数只能返回堆区、全局数据。

4、避免产生野指针：

• 定义指针时，把指针变量赋值为NULL。
• 释放内存时，先判断指针变量是否为NULL。
• 释放完内存后，把指针变量重新赋值成NULL

3、void与void*

1. 如果函数没有返回值，那么应声明为void类型。
2. 如果函数无参数，那么应声明其参数为void。
3. 小心使用void指针类型，ANSI标准，不能对void指针进行算法操作。
4. 如果函数的参数可以是任何无类型指针，那么应声明其参数为void*。

​ 例：典型的如内存操作函数memcpy,memset的函数原型：

void * memcpy(void *dest, const void *src, size_t len);
void * memset(void *buffer, int c, size_t num);

​ 这体现了内存操作函数的意思，因为它操作的对象仅仅是一片内存，而不论这片内存是什么类型。

5. void不能代表一个真实的变量。