C中的指針：數據類型或操作

Question

我們會將C中的指針調用為數據類型（類型為void *），還是僅對無符號整數執行操作，使其值被解釋為虛擬內存地址？ 如果是數據類型，哪些硬件和軟件因素會影響其范圍？

Answer 1

我認為你將兩個東西混合在一起 - 間接運算符和指針變量。

間接運算符（*） - 間接運算符是一元運算符，可用於獲取存儲在指針變量引用的內存位置的值。

指針變量 - 在C指針中是存儲地址的特定類型的變量（例如int，char，void），可以為null。

指針的大小取決於不同的因素。 你可以轉到下面的鏈接。 他們解釋得很好。

指針的大小是多少？ 它究竟依賴於什么？

Answer 2

C認為你的整個計算機是一個巨大的字節數組。 顯然這不是很有用，但是在這個龐大的字節數組之上的C層就是那些類型的類型和大小的概念。

• 在計算機內創建一塊內存。

• 在該塊的開頭“指向”名稱ptr （）。

這間接意味着它需要一個類型說明符，它與它指向的數據類型相同。

Answer 3

是的，他們是數據類型。 像void * 。

intptr_t整數可以存儲除函數指針之外的任何指針。 因此，您可以將這些指向數據對象的指針視為特殊整數。 （但請記住整數和指針是不同的類型。）

您的編譯器為您的目標環境生成代碼。 例如，如果使用選項-m32進行編譯，則指針大小可能為32位。 它可以在32位架構上運行，其中CPU寄存器可以存儲32位存儲器地址。 雖然64位體系結構可能仍然支持32位應用程序，但您可以使用選項-m64進行編譯，以便從更大的指針（可能是64位）中受益。

Answer 4

你問的很多想法。 我將嘗試盡可能地引用C標准來提供正式的想法，然后將其分解成可以消化的東西。

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我們會將C中的指針調用為數據類型（類型為void *），還是僅對無符號整數執行操作，使其值被解釋為虛擬內存地址？

從C標准：

6.2.5類型

20. 指針類型可以從函數類型，對象類型或不完整類型派生，稱為引用類型 。 指針類型描述一個對象，其值提供對引用類型的實體的引用。 從引用類型T派生的指針類型有時被稱為“指向T ”的指針。 從引用類型構造指針類型稱為“指針類型派生”。

6.3.2.3指針

5. 整數可以轉換為任何指針類型。 除非先前指定，否則結果是實現定義的，可能未正確對齊，可能不指向引用類型的實體，並且可能是陷阱表示。
6. 任何指針類型都可以轉換為整數類型。 除了之前指定的以外，結果是實現定義的。 如果結果無法以整數類型表示，則行為未定義。 結果不必在任何整數類型的值范圍內。

指針不是數據類型（至少在傳統意義上的短語）或整數 - 它是C程序員表示某個對象位置的方式。 雖然我們傾向於認為這是一個數字 - 即0xf000b3a8 - 但沒有理由它必須是一個數字。 它只需要標記特定對象的位置。 此外，它指向的對象的類型決定了它自己的指針類型 。 因此，類型為“ float * ”的指針等效於“指向float指針”。 它不是 float類型 - 它是指針類型。

舉一個具體的例子，想想你如何整理你的卧室 - 也許你有一張床，一張桌子，一套抽屜，一個衣櫃和一個床頭櫃。 在你上床睡覺之前，你拿出一張便條並寫上“記住桌上的耳機”。 然后你把那個便利貼放在你的背包上。 粘滯便箋是指向耳機的指針 ！ 它提醒您這些耳機所在的位置 - 您的桌子， 而不是數字。

我們傾向於將指針視為整數的原因來自6.3.2.3.5和6.3.2.3.6節。 計算機 - 正如他們目前設計的那樣 - 不理解“桌子”或“壁櫥”的概念。 他們只了解數字 - 所以我們相應地組織它們。 因此，C標准規定整數必須能夠轉換為指針，反之亦然。

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如果是數據類型，哪些硬件和軟件因素會影響其范圍？

同樣，指針實際上不是數據類型 - 它表示某個對象的位置（該對象又具有指示指針類型的特定類型）。 所以我們實際上無法真正談論指針的范圍 。 我們可以談論的是可能的內存地址范圍（以及指針可能指向的可能位置的范圍！）。

回到當天，當恐龍在地球上漫游，尼克松在辦公室時（我還是個年輕人，我能說什么），英特爾推出了英特爾8008微處理器¹ 。 這只小狗是世界上第一個8位 CPU - 也就是說，它可以對8位值執行數學運算。 假設2的補碼表示法，這允許無符號值0到2 ⁸ -1（0到255）和有符號值-2 ⁷到2 ⁷ -1（-128到127）。 此外，它有一個外部14位地址總線，可以處理高達16KB的內存。 這相當於2 ¹⁴ （16384）個存儲單元，每個存儲單元包含8位。 因此，整個范圍從字節0到字節16383。

快進到今天。 大多數現代台式機和筆記本電腦都運行在64位處理器上。 這些支持（理論上）2 ⁶⁴字節的內存 - 高達18,446,744,073,709,551,616個位置。 這相當於大約16艾字節 - 其中一個艾字節是1,000,000太字節。 （ 據推測，谷歌將大量數據存儲在他們的數據中心 ）。 但是，目前大多數架構僅使用較低的48位² 。

這些代表C中指針理論上指向的物理位置的總數。 實際上，由於虛擬內存的工作原理，您作為程序員將會看到的范圍更加有限。 然而，這是另一天的故事。

Answer 5

指針是一個變量，其值是另一個變量的地址。 一般來說，C中的指針可以指向虛擬內存中的任何地址，並且為NULL。

Answer 6

指針通常是變量，其值是另一個變量的地址，例如存儲器位置的直接地址 。 與任何變量或常量一樣，必須先聲明指針，然后才能使用它來存儲任何變量地址。

所有指針的值的實際數據類型，無論是整數，浮點數，字符還是其他，都是相同的，是表示內存地址的長十六進制數。

例如： int *ip; /* pointer to an integer */ int *ip; /* pointer to an integer */

指針值的運行時表示通常是原始內存地址（可能由字內偏移字段增強），但由於指針的類型包括指向的事物的類型，因此可以對包含指針的表達式進行類型檢查在編譯時 。 指針算術由指向數據類型的大小自動縮放。

AS for void指針（ void * ）指向未指定類型的對象，因此可以用作“通用”數據指針。 由於指向對象的大小和類型是未知的，因此無法取消引用void指針，也不允許使用指針算術，盡管它們很容易（並且在許多上下文中隱式地）轉換為任何其他對象指針類型。

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