很多編程語言都以?“沒有指針”?作為自己的優(yōu)勢(shì)來宣傳，然而，對(duì)于C語言，指針卻是與生俱來的。

那么，什么是指針，為什么大家都想避開指針。

很簡(jiǎn)單，?指針就是地址，當(dāng)一個(gè)地址作為一個(gè)變量存在時(shí)，它就被叫做指針，該變量的類型，自然就是指針類型。

指針的作用就是，給出一個(gè)指針，取出該指針指向地址處的值。為了理解本質(zhì)，我們從計(jì)算機(jī)模型說起。

宏觀看來，計(jì)算機(jī)可以分為兩類：

存儲(chǔ)-執(zhí)行計(jì)算機(jī)。

這類機(jī)器典型的例子就是我們平時(shí)使用的計(jì)算機(jī)，有一個(gè)CPU，有一個(gè)內(nèi)存，CPU僅包含運(yùn)算邏輯，所有的指令和數(shù)據(jù)都在內(nèi)存中，內(nèi)存僅供存儲(chǔ)，不包含任何運(yùn)算組件。

現(xiàn)場(chǎng)編程計(jì)算機(jī)。

這類機(jī)器的典型例子就是ASCI電路，FPGA這種。直接針對(duì)特定的需求構(gòu)建邏輯電路，然而，由于存在笛卡爾積的問題，不太適合通用計(jì)算。

我們看我們平時(shí)使用的存儲(chǔ)-執(zhí)行模型的計(jì)算機(jī)工作模式：

CPU在地址總線上發(fā)射一個(gè)地址到內(nèi)存。

內(nèi)存把特定地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)返回到數(shù)據(jù)總線。

看起來，通用計(jì)算機(jī)就是通過指針完成所有工作的。CPU沒有能力直接操作內(nèi)存里的值，它必須做以下的操作以迂回：

從特定地址A0取出值V0。

對(duì)V0進(jìn)行加工運(yùn)算生成V1。

將V1存入特定地址A1。

太初，人們就是按照以上的這么個(gè)邏輯編程的，這就是匯編語言：

mov? ? -0x4c(%rbp),%ebx

然而，這樣太麻煩了，C語言隨著簡(jiǎn)單通用的UNIX操作系統(tǒng)而生，下面的語句看起來更加方便：

int a = 10;

char *p = &a;

*p = 13;

C語言直接映射了CPU的工作方式，而且是用極其簡(jiǎn)單的方式，這就是C語言的藝術(shù)。

這就是C指針的背景。在那個(gè)年代，人們還沒有渴望計(jì)算機(jī)幫助完成更復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯，人們只是希望用一種更加簡(jiǎn)單的方式抽象出計(jì)算機(jī)的行為，最終的結(jié)晶，就是C語言。

于是，我們說，C語言的精華就是指針，指針是C語言的一切。我們可以沒有if-else語言，我們可以沒有switch-case語句，我們可以不要while，我們不要for，但我們必須有指針。

是的，我們可以用指針函數(shù)的狀態(tài)矩陣代替if-else之類：

int (*routine)[...]();

...

condition = calc(...);

routine[condition](argv);

我們用狀態(tài)矩陣成功規(guī)避了if-else…可以看到，還是用的指針。

…

指針是存儲(chǔ)-執(zhí)行模型的計(jì)算機(jī)工作的必要條件！

我們?cè)倏创鎯?chǔ)-執(zhí)行模型的計(jì)算機(jī)的工作方式：

給定一個(gè)地址，CPU就可以取出該地址的數(shù)據(jù)。

給定一個(gè)地址，CPU就可以寫入該地址一個(gè)值。

這意味著什么？

只要想讓CPU正常工作，就必須暴露整個(gè)內(nèi)存地址空間給CPU，否則CPU就是一堆毫無用處的門電路，換句話說， 一切來自內(nèi)存！操作內(nèi)存就必然要用指針！

其實(shí)，C語言就是簡(jiǎn)化版的匯編語言。最終，C語言接力匯編用指針創(chuàng)造了世界。

不管怎么樣，C語言是面向計(jì)算機(jī)的編程語言，而不是面向業(yè)務(wù)的編程語言，它映射了計(jì)算機(jī)的工作方式而不太善于描述業(yè)務(wù)邏輯，因此，C語言深受黑客，編程手藝人這種計(jì)算機(jī)本身的愛好者喜愛，卻不被業(yè)務(wù)程序員待見，因?yàn)閿[弄指針確實(shí)太繁瑣復(fù)雜了，一不小心就會(huì)出錯(cuò)。

存儲(chǔ)-執(zhí)行模型的問題在于，要設(shè)計(jì)復(fù)雜的帶外機(jī)制防止內(nèi)存被任意訪問，由此而來的就是復(fù)雜的分段，分頁(yè)，訪問控制，MMU等機(jī)制，當(dāng)然，這些機(jī)制和CPU依靠指針訪問內(nèi)存的工作方式并不沖突。

把C語言指針用的最絕的應(yīng)該就是Linux內(nèi)核的嵌入式鏈表?struct list_head 了：

struct list_head {

struct list_head *next, *prev;

};

它可以代表一切，它通過C指針完美詮釋了OOD，list_head是世界的基類！

通過container_of宏，list_head可以轉(zhuǎn)換為任意對(duì)象：

/**

?* container_of - cast a member of a structure out to the containing structure

?* @ptr:? ? ? ? the pointer to the member.

?* @type:? ? ? ?the type of the container struct this is embedded in.

?* @member:? ? ?the name of the member within the struct.

?*

?*/

#define container_of(ptr, type, member) ({? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? \

? ? ? ? void *__mptr = (void *)(ptr);? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?\

? ? ? ? BUILD_BUG_ON_MSG(!__same_type(*(ptr), ((type *)0)->member) &&? ?\

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?!__same_type(*(ptr), void),? ? ? ? ? ? ? ? ? ? \

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?"pointer type mismatch in container_of()");? ? \

? ? ? ? ((type *)(__mptr - offsetof(type, member))); })

這個(gè)轉(zhuǎn)換背后的依賴，正是指針：

然而，C語言依然對(duì)業(yè)務(wù)編程不友好，前面說了，C語言映射的就是計(jì)算機(jī)工作方式本身，若想用好C語言，就必須要懂計(jì)算機(jī)原理，這并不是業(yè)務(wù)程序員的菜，業(yè)務(wù)程序員只是編寫業(yè)務(wù)邏輯，并不在乎計(jì)算機(jī)是如何工作的。

曾經(jīng)，計(jì)算機(jī)還是一群癡迷于技術(shù)本身的極客們的玩具，計(jì)算機(jī)是屬于他們的，他們用C編程，用Perl/Python/Bash粘合二進(jìn)制程序。進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，隨著越來越復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯出現(xiàn)，越來越多的職業(yè)程序員開始成了多數(shù)派，他們開始使用更加業(yè)務(wù)友好的語言，Java，Go便成功了。

不能說這些業(yè)務(wù)編程語言沒有指針，只是它們隱藏了指針而已，它們對(duì)程序員暴露了更加對(duì)業(yè)務(wù)友好的編程接口和語法，自己在底層處理指針問題，僅此而已。指針是客觀存在的，只要你使用的是存儲(chǔ)-執(zhí)行模型的計(jì)算機(jī)，指針就是一切。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/dog250/article/details/103221309

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C语言和指针的本质是什么？技术大神给出答案的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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