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從計(jì)算機(jī)內(nèi)存的角度思考C語(yǔ)言中的一切東東，是挺有幫助的。我們可以把計(jì)算機(jī)內(nèi)存想象成一個(gè)字節(jié)數(shù)組，內(nèi)存中每一個(gè)地址表示 1 字節(jié)。比方說(shuō)我們的電腦有 4K 內(nèi)存，那這個(gè)內(nèi)存數(shù)組將會(huì)有 4096 個(gè)元素。當(dāng)我們談?wù)撘粋€(gè)存儲(chǔ)地址的指針時(shí)，就當(dāng)相于我們?cè)谡務(wù)撘粋€(gè)存儲(chǔ)著該內(nèi)存數(shù)組某個(gè)元素索引的指針。逆向引用某個(gè)指針，將會(huì)得到數(shù)組中該索引所指向的 值。這一切當(dāng)然都是謊言。操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的管理要遠(yuǎn)比這復(fù)雜。內(nèi)存不一定連續(xù)，也不一定按順序處理。但前面的類比是一種討論C語(yǔ)言內(nèi)存的簡(jiǎn)單方式。
為伊犁等地區(qū)用戶提供了全套網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)制作服務(wù)，及伊犁網(wǎng)站建設(shè)行業(yè)解決方案。主營(yíng)業(yè)務(wù)為成都網(wǎng)站設(shè)計(jì)、成都網(wǎng)站制作、伊犁網(wǎng)站設(shè)計(jì)，以傳統(tǒng)方式定制建設(shè)網(wǎng)站，并提供域名空間備案等一條龍服務(wù)，秉承以專業(yè)、用心的態(tài)度為用戶提供真誠(chéng)的服務(wù)。我們深信只要達(dá)到每一位用戶的要求，就會(huì)得到認(rèn)可，從而選擇與我們長(zhǎng)期合作。這樣，我們也可以走得更遠(yuǎn)！
如果對(duì)『指針』、『地址』和『逆向引用』感到混亂，請(qǐng)看《C語(yǔ)言指針5分鐘教程》。// 譯注：“dereferencing” 的譯法比較多，本文采用了“逆向引用”。
假設(shè)我們的計(jì)算機(jī)有 4K 的內(nèi)存，下一個(gè)開放地址的索引是2048。我們聲明一個(gè)新的字符變量i='a'。當(dāng)該變量所 獲得的內(nèi)存放置了它的值，變量的名字也與內(nèi)存中的該位置關(guān)聯(lián)，我們的字符i就獲得了一個(gè)存儲(chǔ)在2048位置的值。該字符是單字節(jié)的因此它只占用了索引為 2048 的位置。如果我們對(duì) i 變量使用地址操作符（&），它將返回到索引為2048的位置。如果這個(gè)變量是另一種類型，比如是 int，它將占用4字節(jié)，在數(shù)組中占用索引為 2048-2051 的位置。使用地址操作符仍將返回索引2048的位置，因?yàn)?int 型即便占用了 4 字節(jié)，但它開始于 2048 位置。我們看一個(gè)例子：
- // intialize a char variable, print its address and the next address
- char charvar = '\0';
- printf("address of charvar = %p\n", (void *)(&charvar));
- printf("address of charvar - 1 = %p\n", (void *)(&charvar - 1));
- printf("address of charvar + 1 = %p\n", (void *)(&charvar + 1));
- // intialize an int variable, print its address and the next address
- int intvar = 1;
- printf("address of intvar = %p\n", (void *)(&intvar));
- printf("address of intvar - 1 = %p\n", (void *)(&intvar - 1));
- printf("address of intvar + 1 = %p\n", (void *)(&intvar + 1));
運(yùn)行將得到如下的輸出：
- address of charvar = 0x7fff9575c05f
- address of charvar - 1 = 0x7fff9575c05e
- address of charvar + 1 = 0x7fff9575c060
- address of intvar = 0x7fff9575c058
- address of intvar - 1 = 0x7fff9575c054
- address of intvar + 1 = 0x7fff9575c05c
在第一個(gè)例子的1-5行中，我們聲明了一個(gè)字符變量，并打印輸出該字符的地址，然后打印了內(nèi)存中位于該變量前后的兩個(gè)地址。我們是通過(guò)使 用&操作符并+1或-1來(lái)獲取前后兩個(gè)地址的。在7-11行的第二個(gè)例子中我們做了差不多的事，除了聲明了一個(gè)int型變量，打印出它的地址以及 緊鄰它前后的地址。
在輸出中，我們看到地址是 16 進(jìn)制的。更值得注意的是，字符的地址前后相差1字節(jié)。int 型變量地址前后相差四字節(jié)。內(nèi)存地址的算法、指針的算法、都是根據(jù)所引用的類型的大小的。一個(gè)給定的類型的大小是依賴于平臺(tái)的，我們這個(gè)例子中的char 是1字節(jié)，int是四字節(jié)。將字符的地址-1是改地址前的地址，而將int型地址-1是該地址前4個(gè)的地址。
在例子中，我們是用地址操作符來(lái)獲取變量的地址，這和使用表示變量地址的指針是一樣的效果。
英文原博中評(píng)論已經(jīng)提出：存儲(chǔ)&charvar-1（一個(gè)非法的地址因它位于數(shù)組之前)在技術(shù)上是未特別指出的行為。C的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)聲明，未特別指出的以及在一些平臺(tái)存儲(chǔ)一個(gè)非法地址都將引起錯(cuò)誤。
數(shù)組地址
在C語(yǔ)言中，數(shù)組是相鄰的內(nèi)存區(qū)域，它存儲(chǔ)了大量相同數(shù)據(jù)類型的值（int、long、*char等等）。很多程序員第一次用C時(shí)，會(huì)將數(shù)組當(dāng)做指針。那是不對(duì)的。指針存儲(chǔ)一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)存地址，而一個(gè)數(shù)組是一塊存儲(chǔ)多個(gè)值的連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。
- // initialize an array of ints
- int numbers[5] = {1,2,3,4,5};
- int i = 0;
- // print the address of the array variable
- printf("numbers = %p\n", numbers);
- // print addresses of each array index
- do {
- printf("numbers[%u] = %p\n", i, (void *)(&numbers[i]));
- i++;
- } while(i < 5);
- // print the size of the array
- printf("sizeof(numbers) = %lu\n", sizeof(numbers));
運(yùn)行將得到如下的輸出：
- numbers = 0x7fff0815c0e0
- numbers[0] = 0x7fff0815c0e0
- numbers[1] = 0x7fff0815c0e4
- numbers[2] = 0x7fff0815c0e8
- numbers[3] = 0x7fff0815c0ec
- numbers[4] = 0x7fff0815c0f0
- sizeof(numbers) = 20
在這個(gè)例子中，我們初始化了一個(gè)含有 5 個(gè) int 元素的數(shù)組，我們打印了數(shù)組本身的地址，注意我們沒(méi)有使用地址操作符 & 。這是因?yàn)閿?shù)組變量已經(jīng)代表了數(shù)組首元素的地址。你會(huì)看到數(shù)組的地址與數(shù)組首元素的地址是一樣的。然后我們遍歷這個(gè)數(shù)組并打印每個(gè)元素的內(nèi)存地址。在我們 的計(jì)算機(jī)中 int 是四個(gè)字節(jié)的，數(shù)組內(nèi)存是連續(xù)的，因此每個(gè)int型元素地址之間相差4。
在最后一行，我們打印了數(shù)組的大小，數(shù)組的大小等于sizeof(type)乘上數(shù)組元素的數(shù)量。這里的數(shù)組有5個(gè)int型變量，每一個(gè)占用4字節(jié)，因此整個(gè)數(shù)組大小為20字節(jié)。
結(jié)構(gòu)體地址
在C語(yǔ)言中，結(jié)構(gòu)體一般是連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域，但也不一定是絕對(duì)連續(xù)的區(qū)域。和數(shù)組類似，它們能存儲(chǔ)多種數(shù)據(jù)類型，但不同于數(shù)組的是，它們能存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)類型。
- struct measure {
- char category;
- int width;
- int height;
- };
- // declare and populate the struct
- struct measure ball;
- ball.category = 'C';
- ball.width = 5;
- ball.height = 3;
- // print the addresses of the struct and its members
- printf("address of ball = %p\n", (void *)(&ball));
- printf("address of ball.category = %p\n", (void *)(&ball.category));
- printf("address of ball.width = %p\n", (void *)(&ball.width));
- printf("address of ball.height = %p\n", (void *)(&ball.height));
- // print the size of the struct
- printf("sizeof(ball) = %lu\n", sizeof(ball));
運(yùn)行后的輸出結(jié)果如下：
- address of ball = 0x7fffd1510060
- address of ball.category = 0x7fffd1510060
- address of ball.width = 0x7fffd1510064
- address of ball.height = 0x7fffd1510068
- sizeof(ball) = 12
在這個(gè)例子中我們定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體measure，然后聲明了該結(jié)構(gòu)體的一個(gè)實(shí)例ball，我們賦值給它的width、height以及 category成員，然后打印出ball的地址。與數(shù)組類似，結(jié)構(gòu)體也代表了它首元素的地址。然后打印了它每一個(gè)成員的地址。category是第一個(gè) 成員，它與ball具有相同的地址。width后面是height，它們都具有比category更高的地址。
你可能會(huì)想因?yàn)閏ategory是一個(gè)字符，而字符型變量占用1字節(jié)，因此width的地址應(yīng)該比開始出高1個(gè)字節(jié)。從輸出來(lái)看這不對(duì)。 根據(jù)C99標(biāo)準(zhǔn)（§6.7.2.1），為邊界對(duì)齊，結(jié)構(gòu)體可以給成員增加填充字節(jié)。它不會(huì)記錄數(shù)據(jù)成員，但會(huì)增加額外的字節(jié)。在實(shí)際中，大多數(shù)的編譯器會(huì) 使結(jié)構(gòu)體中的每個(gè)成員與結(jié)構(gòu)體最大的成員有相同大小，
在我們的例子中，你可以看到char實(shí)際上占用4字節(jié)，整個(gè)struct占用12個(gè)字節(jié)。都發(fā)生了什么？
1.struct變量指向struct首元素的地址
2.不要假設(shè)struct的成員是與其它區(qū)域分離的大量特殊的字節(jié)，它們也許有邊界字節(jié)或者內(nèi)存并不連續(xù)。使用地址操作符&來(lái)獲得成員的地址
3.使用sizeof(struct instance)來(lái)獲得struct的總大小，不用假設(shè)它是各個(gè)成員域的大小總和，也許還有補(bǔ)充。
結(jié)論
喜歡這篇博文可以幫你理解更多的在C中如何操作不同的數(shù)據(jù)類型的地址。在以后的博文中，我們將會(huì)繼續(xù)研究一下指針和數(shù)組的基礎(chǔ)。
文章題目：C語(yǔ)言內(nèi)存地址基礎(chǔ)
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