手绘知识点——指针的类型vs指针所指向数据的类型

傷城~ 2023-08-17 16:26 40阅读 0赞

前天就该写这篇了，无奈杂事缠身，一拖再拖……此篇博客并不在计划以内，只是看前篇博客的评论时发现了自身代码的一个错误，就是定义指向变量double型变量b的指针pb的时候，前边类型写成了int \*，应该是double \*，当时不知道是啥情况，这么明显的错误竟然没有发现，但是编译也并没报错，主要还是输出的时候设计到的pb太少，这可能就是天意吧，那么今天就仔细探究一下这一小块的知识点吧～

先放上前篇博客的地址，有需要的朋友可以自查：

[https://blog.csdn.net/beyond9305/article/details/101165585][https_blog.csdn.net_beyond9305_article_details_101165585]

先说下核心要义吧，我们此时主要探究的就是int和double变量及其指针变量格式化输出时的一系列骚操作，先截取上篇博客的部分代码做个大前提：

int a = 1;
    double b=3.1415;
    int *pa = &a;
    double *pb = &b;

这是最基本的普通变量和指针变量定义及初始化（就是这样我上次也出错了，好尴尬～），此时我们可以假设四种情况分别进行实验，看看会出现什么神奇的结果

### 1. ###

printf("*pb的值:%f\n", *pb);

pb的类型为double \*,所致数据b的类型为double，格式化输出为%f，看结果：

![20190928170233308.png][]

没啥问题，这里需要说明一下%f默认输出6位小数，如果需要更高的精度可以自行设定

### 2. ###

printf("*pb的值:%d\n", *pb);

依然是输出pb所指的double类型变量b的值，但格式化输出控制符为%d，即输出为整型，看结果：

![20190928170559264.png][]

这是个啥，乱码了吗～我一开始也这么认为，但大家仔细看看这个值，我们后边再说

### 3. ###

int *pb = &b;
    printf("*pb的值:%d\n", *pb);

和2相比我依然以整型输出\*pb，但把前边定义的pb类型改为int \*，现在就成了这么一种情况：让int \*型的指针pb指向double型变量b，并以整型格式化输出，看结果会是啥样的：

![20190928171029403.png][]

和前边的输出是一样的，看来这个数字并非偶然，或许并不是乱码，而是一个有重要意义的神奇数字

### 4. ###

int *pb = &b;
    printf("*pb的值:%f\n", *pb);

最后一条想必大家也想到了，如上所示：让int \* 型的指针变量pb指向double型变量b，并以浮点型格式化输出，给大家三秒猜猜结果是个啥，好，时间到～

![20190928171431479.png][]

这个结果惊不惊喜,意不意外~

咱们的风格是力求精简,大白话接地气,先来看一张图:

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0ODM5MTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

这是3.1415在内存中的存储形式 , 感兴趣的朋友可以自行查阅一下浮点型数据在内存中的存储要求 , 这里简单说一下就是在C

语言中单精度float和双精度double在格式化输出时都可以用%f , 系统会自动将float提升为double , 大家也知道在32及更高版本系统中float占4字节，而double占8字节 , 这样当我们存储一个double型的变量时就需要64位 , 具体分配为 : 符号位(1)+阶码(11)+尾数(52)

于是乎3.1415在内存中的表示就如上图所示 , 这其中涉及到尾数的整数部分的1不算入最终结果 , 阶码移码的转换等 , 同志们可重点关注一下这一块 , 都是基础知识

我们先来看第二种情况和第三种情况 , 输出是一样的，对于前者大家可以这么理解，我们在内存中开辟了连续的八块空间即八个字节大小的区域存放double变量b，然后当printf整型格式化输出时我们只能获取低位的4个字节(可以想象成输出时格式化控制符为%d就告诉系统我们要输出的是一个整型数据占据4个字节 , 而内存存放数据的原则是先低后高 , 即先存放低位数据再存放高位数据 , 所以我们得到的4字节数据是double变量b的低32位数据) , 具体的看下图吧 :

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0ODM5MTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

为了省事我就没有把对应的数据填进去～～～

大家可以算一下，从低位开始存放，那么我们第二种和第三种情况所得到的都是低32位数据，按整型数据去解析的话正好是数字-1065151889（这里涉及到原码补码，如果大家感兴趣可以看一下我四年前的文章，感觉讲的还算比较详细：[https://blog.csdn.net/beyond9305/article/details/48805919][https_blog.csdn.net_beyond9305_article_details_48805919]）

至于第四种情况输出0也不难理解，整型变量指针pb只知道他指向的内存区域为4字节（即首地址+偏移量，这里的首地址即pb的值，也就是变量b的地址，而偏移量则是连续的4字节内存区域），但很可惜这片区域存放的并不是一个整型数据，而是部分的浮点型数据，这就很容易混乱，输出稀奇古怪的结果，那这里为何会输出0呢？

由于pb认为自己所控制的区域是一个整型数据，所以按正常输出的应该是0xXXXXXXXX，我们以十六进制表示比较方便，共八位十六进制数，等价于32位二进制数，但输出的时候是以64位浮点型格式输出的，那剩下的32位怎么补呢，有的朋友会想到那就继续在内存中往高位取32位数据不就得了，但是这样的话很容易得到奇异值，因为你不知道再往高处走会是存放的啥东西，这一点我们上篇也提到了，如果你先后定义两个变量，那二者在内存中是不一定连续存放的，这是由于系统自身的保护机制，有利于debug时保存断点，大概是这意思吧，总是就是不能胡乱往高位取数据，毕竟这不是你的地盘，胡乱取数据很可能造成不必要的麻烦。

那么怎么办呢，最方便的就是在高位添加0了，这样又能凑够64位，又不影响数据的大小（当然这样也会存在个问题，如果我们在前边加0的话，那对于浮点数来说最高位为符号位，就一直为正数了。。）对应本例就是前边的0xXXXXXXXX变成了0x00000000XXXXXXXX，大家可以算一下，把这个数按照浮点数的存储规则，拆分为符号位+阶码+尾数样式，那么得到的数是什么呢，直接说结果吧，是一个小数点后有1000多个0的小数，具体的计算可以参照前边提到的3.1415的转换形式，其实这就是一个逆运算而已，所以最后这个小数以十进制的格式输出后就是大家看到的0.000000，我们前边也说了，默认的浮点型输出精度为六位，其真正面目是后边还有一堆0～～有图有真相，我们输出小数点后300位：

![20190928221520599.png][]

总之大家只要记住，咱们还是规规矩矩地来，整型和浮点型不要相互穿插，不然会得到意料之外的奇葩结果……

今天的讨论有咩有让大家想到强制数据类型转换呢，不过其截取的是高位数据而已，低位的直接丢弃掉了，关于这点感兴趣的可以自查哦，了解其底层原理还是很有意思的

大概就是这些内容了吧，可能又啰嗦了，哎，控制不住啊，有些想法一落实到语言上就显得很无力，各位应该能懂～

最后说个小插曲吧，一开始计算3.1415的二进制时是纯手算的：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0ODM5MTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

然而效果并不好，之后就想到了。。。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ0ODM5MTQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

现代科技是多么地方便……

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### **2019.10.14更新** ###

最近几篇手绘知识点--指针系列文章阅读量差异较大，比如第二篇耗费大量精力最终木有过百，心凉啊。。。

刚创建了一个公众号，一开始的文章是和csdn博客同步的，后续会着重来做这一块，比如发布第一手信息，抽个奖啥的，希望各位小伙伴支持一下，加个关注，如果能帮忙宣传一下就更完美了，爱你们，还是那句话，让我们一起努力，共同进步~

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