第 1 章 · 指针与内存模型

指针 = 存地址的变量；理解它，先理解内存模型。

1.1 内存是字节数组，地址是下标

进程的地址空间是一条字节数组，每个字节有唯一编号，这个编号即地址。指针本身也是一个对象，占自己的字节，存的内容是另一个对象的地址。

地址     内容
0x1000   ┌──────────┐
0x1001   │          │   每个格子 1 字节
0x1002   │          │
...      │          │
0x1008   │  42      │  ← 变量 x 占 4 字节，首地址 0x1008
0x100C   │  ...     │

int  x  = 42;      // x 是 int，占 sizeof(int) 字节
int *p  = &x;      // &x 取 x 的首地址，存进 p
printf("%p\n", (void*)p);   // 打印地址，如 0x7ffc...
printf("%p\n", (void*)&x);  // 与 p 相同

&x 取地址，*p 解引用（按 p 里存的地址读写）。
*p = 10; 等价于改 x，因为 *p 与 x 是同一块内存的两个名字。

1.2 指针类型决定「读几个字节、怎么解释」

指针除地址外还带类型。类型决定两件事：解引用读写的字节数（int* 读 sizeof(int) 字节，char* 读 1 字节），以及这些字节的解释方式（有符号、浮点等）。

int x = 0x41424344;          // 小端机上内存字节是 44 43 42 41
char *c = (char*)&x;         // 强制按字节看
printf("%c\n", c[0]);        // 'D'（小端：最低字节在前）

同一块内存，int* 看是整数，char* 看是一串字节；位模式不变，变的只是解释方式。

1.3 指针本身也是对象，有大小和对齐

printf("%zu %zu %zu\n", sizeof(int*), sizeof(char*), sizeof(void*));

64 位平台上三种指针通常都是 8 字节（地址为 64 位）。指针大小与其指向的类型大小无关：char* 与 int* 一样大。

指针有对齐约束：int* 通常要求 4 或 8 字节对齐，即地址须为 _Alignof(int) 的整数倍。把不对齐的地址强转成 int* 再解引用，多数架构上触发 SIGBUS，至少是未定义行为。

#include <stdalign.h>
printf("%zu\n", alignof(int));    // 通常 4
printf("%zu\n", alignof(double)); // 通常 8

1.4 空指针：NULL 与 nullptr

指针不指向任何合法对象时，赋为空指针。空指针是明确的无效值；未初始化是垃圾值，两者不同。

int *p = NULL;        // C 传统写法（NULL 是宏，通常 ((void*)0)）
int *q = nullptr;     // C23 起引入的真正的关键字，类型是 nullptr_t
if (p == NULL) { /* 未初始化/未分配 */ }

解引用空指针是未定义行为，多数 OS 触发段错误（SIGSEGV）。
判断指针是否有效，标准写法是 if (p) 或 if (p != NULL)；这只排除空指针这一种情况，不保证指向的地址合法。

1.5 通用指针 void*

void* 是通用指针：任何对象指针都能隐式转成 void*，用于只传递地址、不关心类型的场合（如 malloc 返回值、回调参数）。

void *mem = malloc(64);     // malloc 返回 void*，不关心你要存什么
int  *arr = mem;            // C 中 void* 隐式转 int* 合法（C++ 需要强转）

void* 不能直接解引用（编译器不知道读几个字节），也不能做算术（见第 3 章）。
void* 保证存得下任何对象指针，但不保证存得下函数指针（POSIX 保证，C 标准不保证）。

1.6 与汇编 / 其他语言对照

汇编：指针是间接寻址。*p = 10 编译成 mov [reg], 10 之类——寄存器里放地址，方括号表示去这个地址。C 的 * 对应汇编的间接寻址，& 对应 lea（取有效地址）。
Java：没有裸指针，对象引用由 JVM 管理，地址不可见、不可运算、有 GC 兜底。
C++：指针与 C 一致，另加引用（不可为空、不可改绑）和智能指针（RAII 管理生命周期）。
Python：变量名是名字到对象的绑定，地址由解释器管理，id() 只是近似。

指针是存地址的变量；类型决定对这块内存的解释方式；解引用即按类型读写。