2012年软考软件设计师辅导：C语言指针引发的联想

刚接触编程的时候，用的就是C语言，学的时候用的开发软件是Turbo C，很经典的一款IDE了（现在应该没人在用了吧）。刚学习C的时候，主要就是学习其语法，先用一些语法来做出一些简单的小功能，写一些简单的小逻辑。
　　学着学着，就学到了指针了，我记得那本书上讲了，指针是C的核心，学C语言一定要掌握指针。知道了其重要性之后，就更加认真地去学，不过当时还不清楚为什么C的指针是那么重要，它到底有什么影响。后来一步一步地学习，通过了解其它的相关知识，顺藤摸瓜地了解到了很多之前不懂的东西。我也十分不了解，为什么要叫成指针呢？当然我个人对这个名字还是挺不爽的。因为首先名字就给人感觉很深奥、很难以理解。

　　其实说白了指针就是一种数据类型（int 、char、double），指针，说到底它还是一个变量，跟int、char类型的变量无性质差别。由于指针存的是一个内存地址，所以指针类型的变量所占的字节大小，会因它所处在的CPU所能寻址到的地址最大值有关。

　　说到内存地址，那么必须简单了解下计算机的运作。一个程序是怎么运行起来的呢？这是CPU的功劳了，CPU的全称“中央处理器”，听到中央两个字就知道它有多么重要了。不过说白了CPU就是一个处理器，它处理的目标是指令，指令就是二进制，CPU它做的是最苦最累的一份活了，没有目的的，没有止境地读出一条指令，执行它，然后下一条，指令它，它的好处是，它不会出错，真有一天它出错了，那么一定是你的错。当你的CPU烧了的时候，请谅解它，并检讨下平时怎么虐待它的。然后再买个更经得起虐待的CPU。

　　对了，CPU它的指令是从哪里来的呢？--可执行程序，可执行程序存在硬盘上，可是CPU到硬盘拿数据的速度太慢了（我也问过为什么不能做到很快）。众所周知，CPU运算速度那不是普通地快的，所以怎么能允许硬盘拖后腿呢，这样的话，变成CPU跟硬盘一样快了（不怕狼一样的敌人，就怕猪一样的队友，硬盘会降低CPU的智商的）？所以内存它登场了，CPU跟内存打交道的速度则相对较快，总之比硬盘快太多太多了（所以内存比硬盘贵，内存4G多少钱，硬盘500G多少？差价太多啦）。不过CPU其实还是不怎么喜欢跟内存打交道（主要原因还是：CPU真TM太快了，内存还是很慢），所以CPU跟内存之间本身还有一层缓存，就是我们平时说的一级缓存、二级缓存，这个缓存造价相对比内存要贵得多，所以容量也不大，这样就更需要有效地利用了。执行一个文件，大体的流程是这样：CPU从硬盘上读出这个文件，再把这个文件载入到内存上，此后就通过内存来交互了。

　　内存，其实就是由很多个字节有序组成的一块东东，比如说1G的内存条，那么就是由1024*1024*1024大小的字节组成。记得我那时候刚接触计算机的时候，听说一个进程的内存空间是4G（32位操作系统，32位CPU下），那假如我仅有1G的物理内存呢（我配的电脑内存是1G的）？进程的内存是多少？还是4G！这就涉及到了虚拟内存的概念了。越扯越远了，虚拟内存就是把硬盘的空间当成“内存”来用，具体怎么用呢？其实就是交换了，把当前内存上的不那么重要的数据，写在硬盘上，腾出更多的物理空间来给我们的程序，那么硬盘充当的角色就是虚拟空间了，至于选哪些数据放到硬盘上，系统有它的一套选择方式。像WINDOWS下有pagefile.sys这个文件，linux下有swap分区，其实就是拿来做交换存放用的。由于上面讲过了，CPU直接读硬盘是非常慢的，虚拟内存是能力有限的，所以如果想机子快一点的话，还是乖乖地加多物理内存吧。

　　对于汇编程序来说，基本上没有什么数据类型的概念的，在汇编程序中，如果想定义一个数字，要先衡量下这个数值将会用到的最大最小值，从而来决定要多少个字节来存储。是的，C的数据类型也是这个概念，int值跟short没什么本质差别，就是字节数的不同而已，C语言在编译的时候，就是把C代码翻译成汇编，所谓的编译器就是干的这事，它就是一个翻译软件，从一门语言翻译成另一门语言，如果定义了一个int变量，那么编译的时候，编译器会分配4个字节的空间来存放那个变量（不考虑字节对齐的情况）。

　　为啥说C语言是一门很灵活的语言呢？那是因为它有了指针，为什么指针就那么了不起呢？原因很简单，你可以访问整个内存地址，你想访问哪里，就直接指过去，比如你知道在内存里第0x1000个字节里面存有你需要的数据，你可以直接把一个指针赋值成0x1000，然后通过*号进行解引用取得值（在以前的操作系统中，操作内存的自由度比较高，但在现在整个物理内存的管理是由操作系统管理好的了，每一个字节都在它的掌握中，你乱指的话，系统直接把你崩溃掉，至少你的程序不会影响到其它进程）。C提供的思想是：程序员永远都清楚自己在做什么，就算指针乱指（野指针）导致程序错误，那么也是由程序员自己负责，所以……，指针这把锋利的刀，用起来方便，但也很容易伤了自己。跟其它语言不一样，像JAVA里面只有引用，引用原理上来讲也是一个指针，但是这个指针并不能让你随心所欲地用，这个引用只能指向你可以指的东西。因为JAVA本身有对引用进行管理，所以安全性则相对较高。

　　对于指针，最常见的情况下是用来对某一个变量做修改，如果在一个函数里面传一个int值的参数进去：

　　 int fun（int a）

　　 {

　　 a = 10；

　　 return a；

　　 }

　　 int b = 0；

　　 fun（b）；

　　这样调用后b是不会有变化的，因为传进去函数的参数，在传进去的时候，仅仅只是一个拷贝而已，但是如果

　　 int fun（int* a）

　　 {

　　 *a = 10；//通过解引用给那个地址里面的内容赋值成10

　　 }

　　 fun（&b）；

　　这样把b的地址传过去，那么a就是b的地址的拷贝（这里也是有拷贝，只是说拷贝的是一个地址，并不是内容），但是通过a里面存着的地址，从而找到这个地址里面的内容（星号是取地址内容），把这个地址的内容改写成10，那样的话，b才真正给改变了。

　　 OK，乱扯完毕，可能有些东西并不是太严谨，不过大体意思知道就好了。