“指针指向另一个内存位置”是什么意思？答案

【问题标题】：What does it mean by a "pointer points to another memory location"?“指针指向另一个内存位置”是什么意思？
【发布时间】：2023-03-16 10:14:01
【问题描述】：

我知道一个指针变量存储另一个变量的内存地址。但是“指针指向另一个内存位置”是什么意思？ “指针指向...”是什么意思？

【问题讨论】：

t 表示指针指向“另一个变量的内存地址”，即指针变量的值是“另一个变量的内存地址”。
@Paul Ogilvie 谢谢！
“指针p指向变量x”只是“变量p的值是变量x的内存地址”的另一种说法。至少在最直接的实现中是这样。
@NSR 这是一个面试测试。一个候选人给出了一个错误的答案，指针指向左边，他被告知指针指向另一个内存位置：它指向右边。:)

标签： c pointers memory-address

【解决方案1】：

从根本上说，variable 是名称和内存中位置之间的关联。它可能比其他语言更复杂，其他信息通常与变量相关联（例如类型），但这里不相关。

指针变量是一个变量（引用某个内存区域的名称），但该内存区域中有什么？ pointer 本身是什么？嗯，它是一个内存地址，一种引用另一个内存位置的方式。与其说“指针具有值这个其他内存位置”，我们说指针references或指向这个其他内存位置。

我们可能有另一个内存位置的名称。这将使它成为一个变量。因此，我们也说指针 references 或指向这个其他变量。

在下面，我们有一个指针p，它指向变量i：

int i = 1000;
int *p = &i;

我们可能有这样的记忆：

p at addr 0x1122       |      ⋮       |
i at addr 0x3344       +--------------+
                       |       0x3344 | 0x1122
                       +--------------+
                       |      ⋮       |
                       +--------------+
                       |         1000 | 0x3344
                       +--------------+
                       |      ⋮       |

那么下面两个语句有什么区别：

int *q = p;
int j = *p;

首先，我们复制指针本身，即内存地址。

第二个，我们间接访问i。我们告诉 Cdereference 指针，这意味着访问指针指向的那个。这是i。

我们可能有这样的记忆：

p at addr 0x1122       |      ⋮       |
i at addr 0x3344       +--------------+
q at addr 0x5566       |       0x3344 | 0x1122
j at addr 0x7788       +--------------+
                       |      ⋮       |
                       +--------------+
                       |         1000 | 0x3344
                       +--------------+
                       |      ⋮       |
                       +--------------+
                       |       0x3344 | 0x5566
                       +--------------+
                       |      ⋮       |
                       +--------------+
                       |         1000 | 0x7788
                       +--------------+
                       |      ⋮       |

如果您更改*p、*q、i 和j 之一，其他人会怎样？我会让你假设和实验:)

【讨论】：

我已添加到我的答案中。

【解决方案2】：

它指向另一个内存位置，就像您最近收到的明信片上的邮政地址指向您的家一样。指针包含内存位置的地址。邮政地址包含物理位置的地址 - 无论是建筑物、公寓还是邮局……“指向”因此意味着“指的是”的位置。指针和邮政地址都是如此。

指针必须指向另一个内存位置是不正确的。确实，现实世界软件中使用的绝大多数指针确实指向其他地方。那是99.9...% 在任何给定时间世界上存在的指针，小数点后还有 15 个 9。至少，最起码。

但是一个指针当然也可以指向它自己。有时，如果您只想在某处放置一个指针，并了解这个“某处”在哪里，这会很方便。例如，在大多数 C 和 C++ 实现中，以下简短程序将在运行时打印指针变量所在的堆栈地址（是的，实现不必将该变量存储在堆栈中，但在大多数实际情况下它确实是一个堆栈地址）：

#include <stdio.h>

int main() {
  void *pointer = &pointer;
  printf("The variable \"%s\" is stored on stack at address %p\n", "pointer", &pointer);
}

例如，我得到以下输出：

The variable "pointer" is stored on stack at address 0x7fff2350e9f8

指针也可能指向no内存位置。空指针就是一个例子：

// Conformant C and C++
int *nullPointer1 = NULL; // Idiomatic C
int *nullPointer2 = 0;
// Conformant C++
int *nullPointer3 = nullptr; // Idiomatic C++
int *nullPointer4 = {}; // Idiomatic C++
std::unique_ptr<int> nullPointer5; // This is really C++ - raw pointers should be used only when truly needed, in library code etc.

这样的指针是可以的，但它们唯一有效的用途是检查它们是否确实为空。它们不能被取消引用——我的意思是，是的，你可以取消引用它们，但这是未定义的行为，现代编译器将代码中的未定义行为视为删除此类代码的许可。也就是说，如果您取消引用一个空指针，并且编译器可以证明它总是如此，那么执行这种取消引用的代码可能会被删除。示例（gcc 10.1 x64，-O3）：

int main() {
  int *pointer = 0;
  int b = *pointer;
}

// produces same assembly output as
int main() { return 0; }

它变得更好。这段代码：

int main() {
   int *pointer = 0;
   *pointer = 5;
}

编译时，第二行被修改，就像你写了*pointer = 0，并且在赋值之后紧跟ub2“指令”，触发了未定义的指令异常。换句话说：如果您在映射第 0 个内存页的进程中运行它，它会失败，即使在地址 0 加载 5 将是一个有效的操作！相反，它会在地址0 处加载0，然后失败并出现异常。

【讨论】：