先說(shuō)內(nèi)存，內(nèi)存通常被嚴(yán)謹(jǐn)?shù)禺?huà)成下面這個(gè)樣子，一個(gè)下方是低地址上方是高地址的格子樓。

但我今天換種畫(huà)法，畫(huà)成下面這個(gè)樣子。

每個(gè)格子代表內(nèi)存中的 1 個(gè)字節(jié)（8 位），格子上的數(shù)字就代表內(nèi)存地址，我也直接用 10 進(jìn)制來(lái)表示了，免得 16 進(jìn)制又算不明白了。

目前內(nèi)存是完全空的，格子里沒(méi)有任何內(nèi)容。

試想一下，如果你忘掉所有的語(yǔ)法規(guī)則和編程規(guī)范，你會(huì)如何描述對(duì)這些內(nèi)存格子的操作呢？

一、類型系統(tǒng)

很簡(jiǎn)單，往格子 3 處放個(gè)數(shù)字 29，往格子 6 處放個(gè)數(shù)字 38，就這么簡(jiǎn)單直接地描述即可。

但是這樣說(shuō)話太麻煩了，什么往格子 3 處放個(gè)數(shù)字 29 的，廢話太多，也不方便不講感情的計(jì)算機(jī)去理解。

那我們就定個(gè)指令，使用 mov $x, (y) 表示把數(shù)字 x 放入格子 y，如下：

mov$29,(3)
mov$38,(6)

這就表示剛剛說(shuō)的：

把數(shù)字29放入內(nèi)存格子3
把數(shù)字38放入內(nèi)存格子6

是不是太簡(jiǎn)單了？別急，好戲馬上開(kāi)始！

如果要把數(shù)字 999 放入內(nèi)存格子 8，該怎么辦呢？

由于 1 個(gè)格子表示 1 個(gè)字節(jié)，只有 8 位，因此只能表示 256 個(gè)數(shù)字，要么是有符號(hào)的 -128 ~ 127，要么是無(wú)符號(hào)的 0 ~255，顯然數(shù)字 999 無(wú)法放在 1 個(gè)格子內(nèi)，只能占用 2 個(gè)格子了。

那也好辦，就這么說(shuō)，把數(shù)字 999 放入格子 8，連續(xù)占用兩個(gè)格子。

但這樣，我們剛剛的 mov 指令就得改改了，不但要表示"存放"這個(gè)含義，還得表示占用了多少個(gè)格子。

我們用 movb 表示只占 1 個(gè)字節(jié)，用 movw 表示占用 2 個(gè)字節(jié)。那么，剛剛的三個(gè)數(shù)字，就分別可以這樣用指令來(lái)表示了：

movb$29,(3)
movb$38,(6)
movw$999,(8)

含義就是：

把數(shù)字29放入內(nèi)存格子3，占1個(gè)字節(jié)
把數(shù)字38放入內(nèi)存格子6，占1個(gè)字節(jié)
把數(shù)字999放入內(nèi)存格子8，占2個(gè)字節(jié)

OK，既然有了 1 字節(jié)和 2 字節(jié)的的指令，不妨再設(shè)計(jì)下，用 movl 表示 4 字節(jié)，movq 表示 8 字節(jié) ...

movb占用1字節(jié)
movw占用2字節(jié)
movl占用4字節(jié)
movq占用8字節(jié)

不知不覺(jué)，類型系統(tǒng)就被你悄悄設(shè)計(jì)出來(lái)了！當(dāng)然，雖然這只是個(gè)半成品。

二、變量

你不斷地往不同格子里放數(shù)據(jù)。

比如我把我的年齡放在 11 號(hào)格子（占 1 字節(jié)），把我的月薪放在 14 號(hào)格子（占 4 字節(jié)）。

現(xiàn)在我們的內(nèi)存已經(jīng)非?；靵y了，你根本記不住原來(lái)的 3 號(hào)格子放的數(shù)據(jù)表示什么，11 號(hào)格子又表示什么，只能通過(guò)看數(shù)字知道 14 號(hào)格子里放的確實(shí)是我的月薪。這該怎么辦呢？

增加一層抽象嘛！我們給這些放了我們數(shù)據(jù)的格子，都貼上個(gè)標(biāo)簽，就可以不用再記那些無(wú)意義的格子編號(hào)了。

這樣一來(lái)，其實(shí)我們也不再關(guān)心，這些標(biāo)簽到底在哪個(gè)格子里，只要給我找到格子把我的數(shù)據(jù)放進(jìn)去就可以了。

movb$29,a
movb$38,b
movw$999,c
movb$18,age
movl$2147483647,salary

當(dāng)然，我還需要再通過(guò)這個(gè)標(biāo)簽，把我剛剛放進(jìn)去的數(shù)據(jù)找出來(lái)。

這很簡(jiǎn)單，但存在一個(gè)問(wèn)題，放進(jìn)去的時(shí)候，我們可以通過(guò) movb，movw，movl 等知道占用多少個(gè)格子。而取出來(lái)的時(shí)候，標(biāo)簽上可沒(méi)有寫(xiě)這個(gè)數(shù)據(jù)占用了多少個(gè)格子，這是有問(wèn)題的。

因此，在定義這個(gè)標(biāo)簽時(shí)，不能光取個(gè)名字，還需要有個(gè)信息就是，這個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，占了多少個(gè)格子。

我們就效仿剛剛的存放操作，也規(guī)定一系列單詞，來(lái)修飾這些標(biāo)簽，表示占用了多少個(gè)格子。

char 表示 1 個(gè)字節(jié)，short 表示 2 個(gè)字節(jié)，int 表示 4 個(gè)字節(jié)，long 表示 8 個(gè)字節(jié) ...

于是乎剛剛的 5 個(gè)數(shù)據(jù)，就可以表示為如下指令：

chara=29;
charb=38;
shortc=999;
charage=18;
intsalary=2147483647;

行了，我也別藏著掖著了，相信大家也知道，這里就是 C 語(yǔ)言的寫(xiě)法，而剛剛那堆 mov 是匯編語(yǔ)言的寫(xiě)法。

這些 char a，char b，int salary 等，就是變量！記住，變量不但要有名字，還得有類型！

三、變量定義與賦值

其實(shí)，剛剛的寫(xiě)法，是把變量的定義與賦值操作寫(xiě)在一行了。

比如有如下語(yǔ)句：

inta=1;

實(shí)際上是分成兩步的：

//變量的定義
inta;
//變量的賦值（此處也可以叫變量的初始化）
a=1;

其中變量的定義是為了方便程序員后面去用它，這部分不是給 CPU 看的。

而變量的賦值才是真正在內(nèi)存中把數(shù)據(jù)放進(jìn)去，這部分才真正涉及 CPU 具體指令的執(zhí)行。

也就是說(shuō)，如果你僅僅定義了一個(gè)變量 int a; 但是沒(méi)有給它初始化的賦值操作，那么最終在 CPU 執(zhí)行指令的時(shí)候，這個(gè)定義根本就沒(méi)有任何體現(xiàn)。

四、指針

現(xiàn)在，讓我們把內(nèi)存清空，回到一開(kāi)始的那一片凈土上。

我們來(lái)搞點(diǎn)花樣。我將我的密碼（1234）存儲(chǔ)在一個(gè) short a 中，假設(shè)這個(gè)變量 a 被放在了 6 號(hào)格子處。

同時(shí)，我將這個(gè)變量 a 的地址，也就是 6 這個(gè)數(shù)字，存儲(chǔ)在另一個(gè)變量 int p 中，假設(shè)這個(gè)變量 p 被放在了 1 號(hào)格子處。

這樣，我尋找我密碼的方式，就是先通過(guò) p 所在的內(nèi)存地址找到里面存的值，也就是 a 的內(nèi)存地址 6，再通過(guò) a 的內(nèi)存地址找到里面存的值，也就是我要找的密碼 1234。

我們可以用下面的代碼來(lái)表示剛剛的存放邏輯。

shorta=1234;
//假設(shè)a被放在了6號(hào)格子處
intp=6;

這里的 p 和 a 都是變量，只不過(guò)，p 這個(gè)變量有點(diǎn)特殊，它里面存放的值是一個(gè)內(nèi)存地址，我們把 p 這個(gè)變量形象地稱為指針變量，簡(jiǎn)稱指針。

不過(guò)，這樣有幾個(gè)問(wèn)題，我一個(gè)個(gè)來(lái)說(shuō)。

1. 取地址

首先，我們?cè)诰幋a階段，無(wú)法知道也無(wú)需知道變量 a 會(huì)存放在哪里，不然就失去了標(biāo)簽的含義，又回到了需要關(guān)心具體的內(nèi)存地址（也就是格子編號(hào)）的時(shí)代了。

所以，我們應(yīng)該有個(gè)方法，來(lái)在編碼階段表示變量 a 的地址的含義，姑且就叫做 &a 吧。

那么我們的代碼，就可以優(yōu)化為：

shorta=1234;
//假設(shè)a的地址是6
//那么下面的p就等于6
intp=&a;

用圖來(lái)表示就是：

2. 指針變量本身的大小

視角放到這個(gè)變量 p 身上，雖然本質(zhì)上這個(gè)變量 p 里面存放的就是一個(gè)數(shù)值，假設(shè)是 6，但是它卻表示了一個(gè)內(nèi)存地址的值。

如果讓程序員隨便規(guī)定這個(gè)變量 p 的數(shù)據(jù)類型（也就是占多少個(gè)字節(jié)），那顯然容易出問(wèn)題。

比如內(nèi)存地址是 999，那么我用一個(gè) char 類型的變量 p 來(lái)存放它，就會(huì)有問(wèn)題。

我們?cè)诰幋a階段是無(wú)法確定一個(gè)變量的內(nèi)存地址是多少的，所以用什么類型的變量來(lái)存放它，也是無(wú)法判斷的。

所以，最穩(wěn)妥的辦法就是，用一個(gè)完全能容納所有內(nèi)存地址范圍的變量類型來(lái)存放指針變量。

我們姑且認(rèn)為我們是在一個(gè) 32 位的系統(tǒng)上，那么用一個(gè) 4 字節(jié)大小的變量來(lái)存放，就可以了。（當(dāng)然，實(shí)際上這取決于你的編譯器的位數(shù)）

現(xiàn)在，我們的指針變量所占用的內(nèi)存大小，就是固定的 4 個(gè)字節(jié)，也就是 4 個(gè)格子。

程序員無(wú)需也無(wú)法修改這個(gè)大小，那么我們就可以把 p 前面的數(shù)據(jù)類型去掉了。

shorta=1234;
p=&a;

3. 指針變量的類型

剛剛我們解決了指針變量本身所占用的內(nèi)存大小，但是還有一個(gè)問(wèn)題沒(méi)有解決，就是指針變量里存放的內(nèi)存地址處的變量的大小。

也就是說(shuō)，上面的指針變量 p 里雖然存放了變量 a 的內(nèi)存地址 6，但是指針變量 p 卻沒(méi)有任何信息，來(lái)說(shuō)明內(nèi)存地址 6 處的變量，它的大小是多少。

假如，我們認(rèn)為內(nèi)存地址 6 處的變量是個(gè) char 類型，也就是只占用了一個(gè)字節(jié)，那么顯然，會(huì)取出一個(gè)不符合預(yù)期的值。

當(dāng)然，如果認(rèn)為 6 處的變量是個(gè) int 類型，占 4 個(gè)字節(jié)，雖然數(shù)值上可能沒(méi)有問(wèn)題，但從某種程度上講也是不太符合預(yù)期的（假如 8 號(hào)和 9 號(hào)格子里有其他內(nèi)容，那就更不符合預(yù)期了）。

所以，必須得完全按照變量本身的類型，也就是 short 類型來(lái)讀取此內(nèi)存地址處的值，才是正確的。

那我們應(yīng)該如何表示這個(gè)信息呢？即如何表示，變量 p 是一個(gè)指針，且這個(gè)指針里面存放的內(nèi)存地址處的變量的類型是 short。

很好辦，直接說(shuō)答案吧。

shorta=1234;
short*p=&a;

p 前面的 * 表示變量 p 是一個(gè)指針類型，再前面的 short 表示該指針指向的內(nèi)存地址處的變量，是個(gè) short 類型的變量。

當(dāng)然，更準(zhǔn)確的說(shuō)法是，指針 p 將會(huì)按照 short 類型的變量來(lái)讀取它指向的內(nèi)存，至于那里到底是什么，無(wú)所謂。

注意哦，這個(gè) short 并不是表示指針變量本身的大小占 2 個(gè)字節(jié)，指針變量本身我們前面說(shuō)過(guò)了，就是固定的 4 字節(jié)大小。

不過(guò)總是這樣說(shuō)太繞口了，今后我們就說(shuō)，變量 p 是個(gè) short * 類型的指針，就可以了。

用上面的圖形象地說(shuō)就是，右邊變量 a 藍(lán)色的填充，表示 a 是個(gè) short 類型，而外面的虛線框框，表示指針 p 按照 short 類型的變量來(lái)"解讀"內(nèi)存地址 6 處的數(shù)值。

兩者相匹配了，就是"正確"的編程代碼了。

當(dāng)然，這里的"正確"，是說(shuō)給程序員聽(tīng)的，CPU 才不關(guān)心。

4. 指針?biāo)赶虻闹?/strong>

&a

short*p;

p=&a;

short*p=&a;

*p=999;

shorta=1234;
//指針的定義
short*p;
//指針的初始化，也即指針變量本身的值
p=&a;
//指針變量所指向的內(nèi)存地址的值
*p=999;

inta=1;
intb=a+1;

inta=1;
int*p=&a;
int*p2=p+1;

p=(int*)((char*)p+1);

int*p=6;
*p=999;

inta=1;
intb=&a;

*b=999;

*(int*)b=999;

*((int*)*(&p))=999;

movl$999,(6)

(p)

leaa,xxx

(((p)))

int*p;

p=&a;

*p=999;

p=p+1;