far指针与near指针

far指针与near指针

win16、win32相关知识：

运行在16位CPU（80826微处理器）微机上的Windows16，对于内存按照“分段内存模式”（Segment Memory Mode）进行使用.在DOS下（实模式）地址是分段的，每一段的长度为64K字节，刚好是16位（二进制的十六位）。

16位CPU(主要指80386和80486)内部数组总线为16位，地址总线为24位。这就意味着一个字(16bit)存不下一个地址，要用到两个字。习惯把高位字称为段地址，低位字称为偏移地址。
Windows 95开始的32位机上，支持32位平面内存模式，为Win32写的程序使用32位的线性地址空间。
只有在win16上，才会设计到near、far指针的概念。在win32上，并没有此区别。

程序运行时，OS会给程序分配几个内存段供程序使用，主要的有代码段(CS)、数据段(DS)、堆栈段(SS)。根据不同的编译模式这几个段可能重合。
当指针指向的地址与数据段的段地址相同(即处于数据段内)，这时可以不记录段地址而仅记录偏移地址(只需16bit)。这种指针称为近指针(near指针)。
当指针指向的地址与数据段的段地址不同(即处于数据段外)，这里不仅要记录偏移地址还要记录段地址(共需32bit)。这种指针称为远指针(far指针)。

在DOS下（实模式）地址是分段的，每一段的长度为64K字节，刚好是16位（二进制的十六位）。
near指针的长度是16位的，所以可指向的地址范围是64K字节，通常说near指针的寻址范围是64K。
far指针的长度是32位，含有一个16位的基地址和16位的偏移量，将基地址乘以16后再与偏移量相加，（所以实际上far指针是20位的长度）即可得到far指针的1M字节的偏移量。所以far指针的寻址范围是1M字节，超过了一个段64K的容量。例如一个far指针的段地址为0x7000，偏移量为0x1244，则该指针指向地址0x71224，如果一个far指针的段地址是0x7122，偏移量为0x0004，则该指针也指向地址0x71224

存储属性：
near指针：16位段内偏移地址 
far指针：16位段地址＋16位段内偏移地址 
huge指针：32位规格化的具有唯一性的内存地址 
C语言的存贮属性由六种编译模式决定(参见TC集成环境菜单中的option->compiler->model选项)，默认的编译模式为small,在该编译模式下，指针的默认属性为near。所以far指针要显式指定。

near关键字：

near关键字创建一个指向可寻址内存低端部分的目标指针，是16位指针，依赖一个段地址寄存器，这些指针占用内存的单一字节，能够指向的内存单元被限制到256个位置，通常是在 0x0000~0x00ff范围中，指针变量就是位移量，利用段地址寄存器+指针来寻址，所以有64K之限制。对于数据指针，在微小和中编译模式下产生的数据指针是近指针，因为此时只有一个不超过64K 字节的数据段。对于码(即函数指针)指针，在微小和紧凑编译模式下产生的码指针是近指针，因为此时只一个不超过 64K字节的码段。为了形成32位 的完整地址，编译程序一般是反近指针与程序的数据段的段地址组合起来。虽然近指针占用空间最小，执行速度最快，但它有一个严格的限制，只能存取程序的数据段内的数据。如果在小模式下编译一个程序，而这个程序企图增量一个近指针使之 超过第65536个字节，则这个近指针就会复位到0.  如：

char _near * p=(char _near*)0xffff;   
p++;   

由于近指针的这个严重限制，所有在比较大或比较复杂的程序中， 都无法使用。

far关键字：

far关键字创建一个能够指向内存中任何数据的指针，是32位指针，不但有16位的位移量，还有16位的段地址，但此指针有个缺陷，增量时只加到位移部分，一旦16位的位移量超过了FFFF就会回到这个段地址的初始。例如一个far指针的段地址为0x7000，偏移量为0x1244，则该指针指向地址0x71224. far指针要显式指定,工作起来要慢一些，因为每次访问一个far指针时，都要将数据段或程序段的数据交换出来。另外，far指针的运算也比较反常，例如上面讲到的far指针指向同一个地址，但是比较的结果却不相同。许多库函数就是显式地指定为far函数的形式。far指针通常和farmalloc()这样的内存分配函数一起使用。每次使用远指针时都需要重新装载段寄存器，这显然会降低速 度。应该注意：尽管远指针可以寻址内存中的任一单元，但它所寻址的目标也不能超过64K字节。这是因为，远指针在增量或减量之类的 算术运时，也只是偏移量部分参与运算，而段地址保持不变。因此，当远指针增量或减量到超过64K字节段边界时就出错。
例如：  

 char far * fp=(char far *)0xb800ffff;   
 fp++;  //在指针加1以后，fp将指向B800：0000，而不是所希望的 C800:0000。  

什么时候使用far指针？
当使用小代码或小数据存储模式时，不能编译一个有很多代码或数据的程序。因为在64K的一个段中，不能放下所有的代码与数据。为了解决这个问题，需要指定以far函数或far指针来使用这部分的空间（64K以外的空间）。许多库函数就是显式地指定为far函数的形式。far指针通常和farmalloc()这样的内存分配函数一起使用。

此外，在进行指针比较时，far指针还会引起另外一些问题。far指针是由偏移量和段地址这样一对16位数来表示的，对于某一实际内 存地址，far指针不是唯一的，例如，far指针1234:0005、1230:0045、1200:0345、1000:2345、0900:9345等都是代表实际地址12345，这样 会引起许多麻烦。   
第一，为了便于与“空”(NULL)指针(0000:   0000)进行比较，当  关系操作符“==”和“!=”用于对far   指针进行比较时，比较的是全部32位。否则，如果只比较16位偏移量，那么任何偏移量为0   的指针,都将是“空”(NULL)指针，这显然不符合一般使用要求。但在进行这32位比较时，不是按20位实际地址来比较，而是把段地址和偏移量当 作一个32位无符号长整数来比较。对于上面这个例子，假设这些指针 分别叫作a、b、c、d、e，尽管这5个far指针指向的都是同一内存单元，但下列表达式运算的结果却都为“假”，从而得出错误的结论：   
  if(a==b)....   
  if(b==c)....   
  if(c==d)....   
  if(d==e)....   
  if(a==c)....   
  if(a==d)....   
  第二，当用“>”、“>=”，“<”和“<=”关系操作符对指针进 行比较操作时，比较的仅仅是偏移量部分，即按无符号的16位整数进行比较。因此，对于上面这个例子，下列表达式运算的结果将都为“真”，也得出错误的结论：   
  if(e>d)....   
  if(d>c)....   
  if(c>b)....   
  if(b>a)....   
  if(e>a)....

huge关键字：

huge指针，只有巨指针才是一般C语言教科书上所说的指针，它像远指针也占4个字节。与远指针的显著差别是：当增量或减量超过64K字节段边界时，巨指针会自动修正段基址的值。因此，巨指针不但可以寻址内存中的任一区域，而且所寻址的数据目标可以超过64K字节。例如：   

char huge  *hp=(char huge *)0xb800ffff;   
hp++;  //在指针加1后，hp将指向C800:0000。

但是，巨指针总是比较慢的,因为编译必须生成一小段程序对指针进行32位而不是16位的加减运算,此外，由于huge指针是规则化指针，每一个实际内存地址只一个 huge指针，所有在指针比较时不会产生错误。

based关键字：

based指针，像近指针一样，基指针只占两个字节，这两个字节是地址的偏移量。像远指针一样，基指针可以寻址内存中的任一区域。近指针的段地址隐含地取自程序的数据段，远指针的段地址取自指针本身，基指针的段地址取法以及基指针的许多技术和应用问题.

huge指针与far指针的区别：

huge指针是经过规范过的，可以直接比较大小。不过由于要处理后进行比较，所以运算速度较慢，far指针不能直接比较大小，但由于只比较偏移量，所以far指针的运算速度较快，可以根据需要选用 

各类指针之间的转换：   
far指针可以强制转换为near   指针，做法很简单，抛掉段地址只 保留偏移量。near指针也可以转换为far指针，Turbo   C的做法是从相   应的段寄存器中取得段地址。   
far指针有时也需要转换为huge指针，以便对指针进行比较或做   
其它操作。一种方法是通过下面这样一个规则化函数：

void normalize(void  far **p) 
{
	*p = (void far*)(((long)*p ^ 0xffff000f) +
		(((long)*p ^ 0x0000fff0) << 12));
}