嵌入式系统中有用的编程技巧—— 一.1 C语言的指针

文章位置：第一章 第1节 C语言的指针

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        说起C语言，这个最低级的高级语言，那真的是折磨了很多嵌入式工程师的脑袋，很多工程师谢顶可能都是拜他所赐，为什么这么说呢？相对于其他高级语言来说，这个语言过于的低级，低级到什么地步呢？它没有强大的库函数，连最基本的数据处理，链表什么的都没有标准的模式，程序员在设计的代码的时候很多常见的功能不得不自己去动手实现，这一点甚至C++做得都比它好的多。

        当然这不是最坑爹的，最坑爹的是，C语言很多高级用法都要用到指针，而这个指针在使用的时候会出现各种各样的问题，比如定义错误，指向的内容错误，亦或是分配了空间忘了释放了等一些列很野蛮的事故，都会让人焦头烂额。为了我们的前途着想，我打算在这里花大篇幅把指针的内容详细的跟大家讲下，也是我学习这几年学到的一下知识与感悟，也许各位读者在看的过程中，能领略到以前没有注意的细节。

 

1.指针的概念

        指针到底是个什么东西，大家肯定能想到的就是，指针变量保存的就是一个变量的地址，这句话是没错，但是理解的顺序有偏差，这里我跟大家更正一下。

        对于一个变量来说，总体上分为三个要素，即变量的名字，变量的数据，变量所存放的位置。

      对于这三个要素来说，其中最没用的就是变量的名字了，因为这个名字是你自己起的，编译器帮你管理的，其实对于处理器来说它才不管你起的这个名字是否高大上，对它来说，只要你说要读写这个变量，我就去找对应位置操作这段地址。所以这个不重要。

        变量的内容这个就很重要了，因为我们之所以要定义一个变量其实就是为了控制其中的数据，这个我就先不多说了。

        对于变量的地址来说，这个对于C语言来说，超级重要，可能初学者没有意识到这个问题，这个不怕，后续我会慢慢讲。变量存放的地址换句话说就是这个变量的位置，而指针就是保存这个变量地址的另一个变量……       

变量的三要素及指针变量保存的地址数据

        上边这个图我们分析一下其中的含义，对于第一行来说，红色字体表明变量的名字，比如说第一个变量为“a”，它包含的数据是黑色字体“1”，而它的地址是蓝色字体“0x1000”，这就是一个变量的三个要素。此时在地址为“0x2000”的位置有个指针变量“ptrA”它的数据就是“0x1000”，而这个数据正好就是变量“a”的地址，那么我们就可以说，变量“ptrA”就是变量“a”的指针。

        我在这里编写一个代码可能会更加让人清楚：

#include 
main()
{
	char a = 1;                                     //变量名为a，数据位1
	char * ptrA = &a;                               //把变量a的地址提取出来复制给指针变量ptrA
	printf("变量a的数据为%d，地址为%d\r\n", &a, a);   //把变量a的数据和地址打印出来
	printf("指针ptrA的数据为%d，指向的变量的数据为%d", ptrA, *ptrA);                    
                                                    //把变量ptrA的数据及它指向的数据打印出来        
	getchar();
}

在我这里运行的结果是：

变量a的数据为5240635，地址为1
指针ptrA的数据为5240635，指向的变量的数据为1

在这里，大家会看到，“ptrA”这个变量保存的数据正好就是变量“a”的地址数据，那么“prtA”就是指向变量“a”的指针。

        其实说白了，指针的意思就是一个保存某个固定数据类型（包括基本数据类型、结构体、甚至函数）地址的一种特殊的变量。

2.指针的意义

        可能有些读者就要问了，对于一个变量都有一个固定的地址，这一点好理解，为什么还要重新设计一个变量保存之前那个变量的地址呢？是不是有点多此一举呢？

        这个问题比较复杂，对于C语言大牛来说，他们可以举出好多例子来说明为什么C语言必须要用到指针，并且有些场合中你还不得不用到这个复杂的东西。在这里我就先举一个例子，后学我们学其他内容的时候在一点分析一下如何不用指针，有些功能实现起来是何等的麻烦。

       课本上一个最经典的例子是，如果想要通过传参的方式，把两个参数的数据进行修改，就不得不用到指针，举个例子。

#include

void change(int w, int u) {                //理论上要交换数据的函数
	int temp = w;
	w = u;
	u = temp;
}

main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	change(a, b);
	printf("a = %d, b = %d", a, b);        //调用交换数据的函数
} 

        上边的代码我们设计了一个交换参数的代码，希望把传入的参数进行交换，但是可惜的时候，最终打印出来的数据根本没有交换，这是为什么呢？

        是因为这里牵扯到一个函数变量作用域的问题，简单的来说，就是当函数调用之后，函数内部会先把传进去的参数的数值复制一遍，然后再进行读写操作，因此如果想在函数内部改变参数从而影响参数外边的数据，那绝对是不可能的。

        当然我知道有人不太理解，我这里重新解释一下，这就类似于A同学有一台电脑，但是不会下载游戏，此时A就让B同学帮忙下载，此时B同学就相当于被调用的函数。然而此时有个问题，对于B同学来说，他是先把A同学的电脑硬盘复制一份，然后再自己电脑上下载游戏，下载完成之后A同学兴高采烈的准备去玩，但是发现自己硬盘上依然没有任何东西……

        对于这种情况如何才能让B同学下载游戏之后，A同学的电脑也能玩呢？很简单，告诉B同学，我给你A同学电脑所在的位置（指针地址），让B同学直接在A同学的电脑上下载，这样就完美解决问题了呗。

        所以我们就要想办法把传入的参数变成地址，让被调用的函数能够直接找到参数所在的地址，那么这个问题就好解决了。

#include

void change(int* w, int* u) {                //把参数传入进去
	int temp = *w;
	*w = *u;
	*u = temp;
}

main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	change(&a, &b);
	printf("a = %d, b = %d", a, b);        //调用交换数据的函数
	getchar();
}

        我知道有些同学脑子里有个疑问，因为听说指针这个东东只是C/C++专用的，其他高级语言没有用到指针，但是他们依然过得风生水起的，这到底是为什么呢？很简单，因为其他高级语言用的是一个叫做“引用”的技术，其实就是隐藏“*”的指针而已，C++上也有这个概念，只是没有没有流行起来就是了。

 

思考：

        指针如何定义、如何引用，有什么奇葩的使用方法、如何与普通数据类型进行操作？还有什么在之前使用的时候没有注意的细节呢？

        敬请期待下一期——《嵌入式系统中有用的编程技巧—— 一.2  指针的使用的一些细节》