C中的指针：数据类型或操作答案

【问题标题】：Pointers in C: Data type or operationC中的指针：数据类型或操作
【发布时间】：2015-09-18 05:43:58
【问题描述】：

我们会将 C 中的指针称为数据类型（类型为 void*）还是只是对无符号整数执行的操作，使其值被解释为虚拟内存地址？如果是数据类型，哪些硬件和软件因素会影响其范围？

【问题讨论】：

指针确实有类型

标签： c pointers

【解决方案1】：

我认为您将两件事混合在一起 - 间接运算符和指针变量。

间接运算符 (*) - 间接运算符是一元运算符，可用于获取存储在指针变量引用的内存位置处的值。

指针变量 - 在 C 中，指针是特定类型的变量（例如 int、char、void），用于存储地址并且可以为 null。

指针的大小取决于不同的因素。你可以去下面的链接。他们解释得很好。

What is the size of a pointer? What exactly does it depend on?

【讨论】：

【解决方案2】：

C 认为你的整个计算机是一个庞大的字节数组。显然这不是很有用，但是在这个庞大的字节数组之上的 C 层是类型和这些类型大小的概念。

在您的计算机中创建一块内存。
“指向”名称ptr 位于该块（）的开头。

这间接意味着它需要一个与它指向的数据类型相同的类型说明符。

【讨论】：

【解决方案3】：

是的，它们是数据类型。喜欢void *。

intptr_t 整数可以存储除函数指针之外的任何指针。因此，您可以将此类指向数据对象的指针视为特殊整数。（但请记住整数和指针是不同的类型。）

您的编译器会为您的目标环境生成代码。例如。如果您使用选项-m32 进行编译，那么指针大小可能是32 位。它可以在 32 位架构上运行，其中 CPU 寄存器可以存储 32 位内存地址。虽然 64 位架构可能仍支持 32 位应用程序，但您可以使用选项 -m64 进行编译以受益于更大的指针（可能是 64 位）。

【讨论】：

【解决方案4】：

你问了很多想法。我将尝试尽可能多地引用C standard 来给出官方的想法，然后将其分解为易于理解的内容。

我们会将 C 中的指针称为数据类型（类型为 void *）还是只是对无符号整数执行的操作，使其值被解释为虚拟内存地址？

来自 C 标准：

6.2.5 类型

指针类型可以派生自函数类型、对象类型或不完整类型，称为引用类型。指针类型描述了一个对象，其值提供对被引用类型实体的引用。从引用类型 T 派生的指针类型有时称为“指向 T 的指针”。从引用类型构造指针类型称为“指针类型派生”。

6.3.2.3 指针

整数可以转换为任何指针类型。除非前面指定，否则结果是实现定义的，可能未正确对齐，可能不指向所引用类型的实体，并且可能是陷阱表示。

任何指针类型都可以转换为整数类型。除非前面指定，结果是实现定义的。如果结果不能以整数类型表示，则行为未定义。结果不必在任何整数类型的值范围内。

指针不是数据类型（至少在短语的传统意义上）或整数 - 它是 C 程序员表示某个对象位置的方式。虽然我们倾向于将其视为一个数字——即0xf000b3a8——但没有理由必须是一个数字。它只需要标记特定对象的位置。此外，它指向的对象的类型决定了它自己的指针类型。所以类型为“float *”的指针等价于“指向float”的指针。它不是 float 类型 - 它是指针类型。

举个具体的例子，想想你如何组织你的卧室——也许你有一张床、一张桌子、一套抽屉、一个壁橱和一张床头柜。睡觉前，你拿出一张便条，写下“记住桌上的耳机”。然后你把那个便签贴在你的背包上。该便签是您耳机的指针！它提醒您这些耳机的位置 - 您的办公桌，不是数字。

我们倾向于将指针视为整数的原因来自 6.3.2.3.5 和 6.3.2.3.6 节。计算机——按照它们目前的设计——不理解“桌子”或“壁橱”的概念。他们只理解数字——所以我们相应地组织它们。因此，C 标准规定整数必须能够转换为指针，反之亦然。

如果是数据类型，哪些硬件和软件因素会影响其范围？

同样，指针并不是真正的数据类型——它表示某个对象的位置（该对象又具有指示指针类型的某种类型）。所以我们不能真正谈论指针的 range 本身。我们可以讨论的是可能的内存地址范围（以及指针可能指向的可能位置的范围！）。

过去，当恐龙在地球上漫游，尼克松在任时（我是个年轻人，我能说什么），英特尔推出了英特尔 8008 微处理器¹。这只小狗是世界上第一个 8 位 CPU - 也就是说，它可以对 8 位值执行数学运算。假设 2 的补码表示法，这允许 0 到 2⁸-1（0 到 255）的无符号值和 -2⁷ 到 2^{7 的有符号值sup>-1（-128 到 127）。此外，它还有一个外部 14 位地址总线，可以寻址高达 16KB 的内存。这相当于 2¹⁴ (16384) 个内存位置，每个位置包含 8 位。因此，整个范围是从字节 0 到字节 16383。}

快进到今天。大多数现代台式机和笔记本电脑都在 64 位处理器上运行。这些支持（理论上）2⁶⁴ 字节的内存 - 多达 18,446,744,073,709,551,616 个位置。这相当于大约 16 艾字节 - 其中 1 艾字节是 1,000,000 TB。 (It's speculated that Google stores approximately this much data in their datacenters)。然而，目前大多数架构只使用较低的 48 位²。

这些表示 C 中的指针理论上可以指向的物理位置的总数。实际上，由于虚拟内存的工作方式，您作为程序员将看到的范围要有限得多。不过，那是另一天的故事了。

【讨论】：

【解决方案5】：

指针是一个变量，它的值是另一个变量的地址。一般来说，C中的指针可以指向虚拟内存中的任意地址，为NULL。

【讨论】：

指针只能指向存在的对象（或超过这些对象的末尾），或者为空。试图指向其他任何地方会导致标准 C 中未定义的行为。（某些实现可能将其作为扩展提供）

【解决方案6】：

指针通常是一个变量，其值是另一个变量的地址，例如内存位置的直接地址。与任何变量或常量一样，您必须先声明一个指针，然后才能使用它来存储任何变量地址。

所有指针的值的实际数据类型，无论是整数、浮点数、字符还是其他，都是一样的，一个长的十六进制数，代表一个内存地址。

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

指针值的运行时表示通常是一个原始内存地址（可能通过字内偏移量字段增加），但由于指针的类型包括所指向事物的类型到，包含指针的表达式可以在编译时进行类型检查。指针算法会自动按指向的数据类型的大小进行缩放。

用于 void 指针 (void *) 的 AS 指向未指定类型的对象，因此可以用作“通用”数据指针。由于指向对象的大小和类型未知，因此不能取消引用 void 指针，也不允许对它们进行指针算术运算，尽管它们可以很容易地（并且在许多上下文中隐式地）与任何其他对象指针相互转换输入。

See wiki

【讨论】：

指针的实际数据类型是……该类型的指针。它不是一个数字（更不用说十六进制数，不管它应该是什么意思）
这种“所有指针的值的实际数据类型[...]都相同”一般是错误的，因为可能有系统指向不同的指针对象的类型有不同的实现，例如不同的大小。