#直接引用
1, 回想一下，之前我们是如何更改某个变量的值？
我们之前是通过变量名来直接引用变量，然后进行赋值：
char a;
a = 10;
2, 看上去是很简单，其实程序内部是怎么操作的呢？
其实，程序对变量的读写操作，实际上是对变量所在的存储空间进行写入或取出数据。就上面的代码而言，系统会自动将变量名a转换为变量的存储地址，根据地址找到变量a的存储空间，然后再将数据10以2进制的形式放入变量a的存储空间中。
3, 通过变量名引用变量，由系统自动完成变量名和其存储地址之间的转换，称为变量的"直接引用"方式
#一、什么是指针？
1.我们已经知道，"直接引用"是直接通过变量名来读写变量
2.C语言中还有一种"间接引用"的方式(以变量a为例)：首先将变量a的地址存放在另一个变量中，比如存放在变量b中，然后通过变量b来间接引用变量a，间接读写变量a的值。这就是"间接引用"。
如果程序通过"间接引用"的方式来修改a的值，可以这样做：先根据 变量名b 获取 变量b 的地址ffc2，取出变量b中存储的内容ffc1，也就是变量a的地址，再根据变量a的地址ffc1找到a的存储空间，然后修改里面的数据。
3.总结一句：用来存放变量地址的变量，就称为"指针变量"。在上面的情况下，变量b就是个"指针变量"，我们可以说指针变量b指向变量a。
#二、指针的定义
一般形式：类名标识符 *指针变量名;
int *p;
float *q;
-
"*"是一个说明符，用来说明这个变量是个指针变量，是不能省略的，但它不属于变量名的一部分
-
前面的类型标识符表示指针变量所指向的变量的类型，而且只能指向这种类型的变量
#三、指针的初始化
1.先定义后初始化
// 定义int类型的变量a
int a = 10;
// 定义一个指针变量p
int *p;
// 将变量a的地址赋值给指针变量p，所以指针变量p指向变量a
p = &a;
注意第8行，赋值给p的是变量a的地址&a
2.在定义的同时初始化
// 定义int类型的变量a
int a = 10;
// 定义一个指针变量p
// 并将变量a的地址赋值给指针变量p，所以指针变量p指向变量a
int *p = &a;
3.初始化的注意
指针变量是用来存放变量地址的，不要给它随意赋值一个常数。下面的写法是错误的
int *p;
p = 200; // 这是错误的
#四、指针运算符
1.给指针指向的变量赋值
char a = 10;
printf("修改前，a的值：%d\n", a);
// 指针变量p指向变量a
char *p = &a;
// 通过指针变量p间接修改变量a的值
*p = 9;
printf("修改后，a的值：%d", a);
当程序刚执行完第5行代码时，内存中大概的分布情况是这样的
，a值是10，p值就是变量a的地址ffc3。
注意下第5、第8行，都有个"*"，它们的含义是不一样的：
(1) 第5行的"*"只是用来说明p是个指针变量
(2) 第8行的""是一个指针运算符，这里的p代表根据p值ffc3这个地址访问对应的存储空间，也就是变量a的存储空间，然后将右边的数值9写入到这个存储空间，相当于 a = 9;，于是内存中就变成这样了
输出结果为：
，可以发现，我们通过变量p间接修改了变量a的值。
2.取出指针所指向变量的值
指针运算符除了可以赋值之外，还可以用于取值
char a = 10;
char *p;
p = &a;
char value = *p;
printf("取出a的值：%d", value);
输出结果：
，第6行中的*p的意思是：根据p值(即变量a的地址)访问对应的存储空间，并取出存储的内容(即取出变量a的值)，赋值给value
3.使用注意
在指针变量没有指向确定地址之前，不要对它所指的内容赋值。下面的写法是错误的
int *p;
*p = 10; //这是错误的
应该在指针变量指向一个确定的变量后再进行赋值。下面的写法才是正确的
// 定义2个int型变量
int a = 6, b;
// 定义一个指向变量b的指针变量p
int *p;
p = &b;
// 将a的值赋值给变量b
*p = a;
#五、指针的用途举例
1.例子1
前面我们通过指针变量p间接访问了变量a，在有些人看来，觉得指针变量好傻B，直接用变量名a访问变量a不就好了么，干嘛搞这么麻烦。别着急，接下来举个例子，让大家看看指针还能做什么事情。
现在有个要求：写一个函数swap，接收2个整型参数，功能是互换两个实参的值。
1> 如果没学过指针，你可能会这样写
void swap(char v1, char v2) {
printf("更换前：v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);
// 定义一个中间变量
char temp;
// 交换v1和v2的值
temp = v1;
v1 = v2;
v2 = temp;
printf("更换后：v1=%d, v2=%d\n", v1, v2);
}
int main()
{
char a = 10, b = 9;
printf("更换前：a=%d, b=%d\n", a, b);
swap(a, b);
printf("更换后：a=%d, b=%d", a, b);
return 0;
}
输出结果：
，虽然v1和v2的值被交换了，但是变量a和b的值根本就没有换过来。因为基本数据类型作为函数实参时，只是纯粹地将值传递给形参，形参的改变并不影响实参。
我们可以简要分析一下这个过程：
- 在第20行中，将变量a、b的值分别传递给了swap函数的两个形参v1、v2
- 在第8行中，将v1的值赋值给了temp
- 在第9行中，将v2的值赋值给了v1
- 在第10行中，将temp的值赋值给了v2
就这样，v1和v2的值被交换了，但是a和b的值一直都没有改变
2> 如果学了指针，就应该这样写
void swap(char *v1, char *v2) {
// 中间变量
char temp;
// 取出v1指向的变量的值
temp = *v1;
// 取出v2指向的变量的值，然后赋值给v1指向的变量
*v1 = *v2;
// 赋值给v2指向的变量
*v2 = temp;
}
int main()
{
char a = 10, b = 9;
printf("更换前：a=%d, b=%d\n", a, b);
swap(&a, &b);
printf("更换后：a=%d, b=%d", a, b);
return 0;
}
先看看输出结果：
，变量a和b的值终于换过来了。
解释一下：
(在16位编译器环境下，一个指针变量占用2个字节)
- 先注意第20行，传递是变量的地址。因此swap函数的形参v1指向了变量a，v2指向了变量b
- 第6行代码是取出v1指向的变量的值，也就是变量a的值：10，然后赋值给变量temp
- 第9行代码是取出v2指向的变量(变量b)的值，然后赋值给v1指向的变量(变量a)
- 第12行代码是将temp变量的值赋值给v2指向的变量(变量b)
相信你已经感受到指针的强大了，如果没有指针，在一个函数的内部根本改变不了外部的实参。
2.例子2
接下来再举一个指针的实用例子。默认情况下，一个函数只能有一个返回值，有了指针，我们可以实现函数有"多返回值"。
现在有个要求：写一个函数sumAndMinus，可以同时计算2个整型的和与差，函数执行完毕后，返回和与差(注意了，这里要返回2个值)
// 计算2个整型的和与差
int sumAndMinus(int v1, int v2, int *minus) {
// 计算差，并赋值给指针指向的变量
*minus = v1 - v2;
// 计算和，并返回和
return v1 + v2;
}
int main()
{
// 定义2个int型变量
int a = 6, b = 2;
// 定义2个变量来分别接收和与差
int sum, minus;
// 调用函数
sum = sumAndMinus(a, b, &minus);
// 打印和
printf("%d+%d=%d\n", a, b, sum);
// 打印差
printf("%d-%d=%d\n", a, b, minus);
return 0;
}
输出结果：
，和与差都由同一个函数计算并返回出来。和是函数的直接返回值，差是通过函数的第3个指针参数间接返回。
因此有了指针，我们可以让函数有"无限个"返回值。
#六、关于指针的疑问
刚学完指针，都可能有一大堆的疑惑，这里我列出几个常见的疑惑吧。
1.一个指针变量占用多少个字节的内存空间？占用的空间是否会跟随所指向变量的类型而改变？
在同一种编译器环境下，一个指针变量所占用的内存空间是固定的。比如，在16位编译器环境下，任何一个指针变量都只占用2个字节，并不会随所指向变量的类型而改变。
2.既然每个指针变量所占用的内存空间是一样的，而且存储的都是地址，为何指针变量还要分类型？而且只能指向一种类型的变量？比如指向int类型的指针、指向char类型的指针。
其实，我觉得这个问题跟"数组为什么要分类型"是一样的。
- 看下面的代码，利用指针p读取变量c的值
int i = 2;
char c = 1;
// 定义一个指向char类型的指针
char *p = &c;
// 取出
printf("%d", *p);
这个输出结果应该难不倒大家：
，是可以成功读取的。
- 如果我改一下第5行的代码，用一个本应该指向int类型变量的指针p，指向char类型的变量c
int *p = &c;
我们再来看一下输出：
，c的原值是1，现在取出来却是513，怎么回事呢？这个要根据内存来分析
根据变量的定义顺序，这些变量在内存中大致如下图排布：
其中，指针变量p和int类型变量i各占2个字节，char类型的c占一个字节，p指向c，因此p值就是c的地址
1> 最初的时候，我们用char p指向变量c。当利用p来获取变量c的值时，由于指针p知道变量c是char类型的，所以会从ffc3这个地址开始读取1个字节的数据：0000 0001，转为10进制就是1
2> 后来，我们用int p指向变量c。当利用p获取变量c的值时，由于指针p认为变量c是int类型的，所以会从ffc3这个地址开始读取2个字节的数据：0000 0010 0000 0001，转为10进制就是513
可见，给指针分类是多么重要的一件事，而且一种指针最好只指向一种类型的变量，那是最安全的。
关于作者
王硕，网名信平，十多年软件开发经验，业余架构师，精通Java/Python/Go等，喜欢研究技术，著有《PyQt 5 快速开发与实战》《Python 3.* 全栈开发》，多个业余开源项目托管在GitHub上，欢迎微博交流。