Java中如何模拟指针操作，以迁移C++代码

1.前言
前段时间做了一项重要的工作，就是将原来开源的ICTCLAS的C++代码，全部迁移到了Java语言重新实现，在迁移完成以后，初步测试没有啥大问题，在此过程中得到了一点小小的经验，特记录下来，以供大家参考。

2.问题的分析
虽然说Java语言是从C++演化过来，语法关键词基本类似，但C++语言和Java语言相比，有一个最为关键的不同，就是Java不支持指针，无法直接进行地址的计算，这样的话，就给代码迁移带来了很大的困难。
例如下面这段代码，是C++的原始代码。

bool CContextStat::GetItem(int nKey,PMYCONTEXT *pItemRet)
{//Get the item according the nKey
	PMYCONTEXT pCur=m_pContext,pPrev=NULL;
	if(nKey==0&&m_pContext)
	{
		*pItemRet=m_pContext;
		return true;
	}
	while(pCur!=NULL&&pCur->nKey<nKey)
	{//delete the context array
		pPrev=pCur;
		pCur=pCur->next;
	}
    if(pCur!=NULL&&pCur->nKey==nKey)
	{//find it and return the current item
		*pItemRet=pCur;
		return true;
	}
	*pItemRet=pPrev;
	return false;
}

在这段代码中，要将这段代码使用Java来实现，最为头疼的地方就是*这个操作符号了，因为Java里面不能直接操作内存地址，因此必须采用转换的方式来进行模拟实现。

3.解决思路
在C语言里面，*操作符号和&操作符号是相对的，一个用来将指针所在地址赋值，一个用来获取一个内存地址。而在Java里面，内存地址是无法直接访问，也无法直接获取的。
因此在上面的例子中，我们首先定义一个PMYCONTEXT类。这个类代表一个一级指针。

/**
 * PMYCONTEXT的定义是一个指向结构体MYCONTEXT的指针, 是一个一级指针
 * @author liujunsong
 * 
 */
public class PMYCONTEXT {
	public MYCONTEXT p=null;// The chain pointer to next Context
	/**
	 * 带参数的构造函数
	 * @param tag
	 */
	public PMYCONTEXT(MYCONTEXT tag){
		p=tag;
	}
	
	/**
	 * 得到下一个节点，通过封装p来实现。
	 * @return
	 */
	public PMYCONTEXT next(){
		if(p!=null){
			return p.next;
		}else{
			return null;
		}
	}
	
	/**
	 * 从当前节点开始，递归到各个下级节点，然后释放所有链表的内存
	 * 这个方法用来释放内存。
	 */
	public void DestroyAll(){
		PMYCONTEXT pCur=next(),pTemp;
		//递归清理所有下级的节点
		while(pCur!=null){
			pTemp=pCur.next(); //得到下一节点			
			pCur.p.Destroy(); //当前节点内存释放
			pCur=pTemp; //指向下一节点
		}
		//清理本级指针对应节点
		if(p!=null){
			p.Destroy();
			p=null;
		}
	}
	
}

但在原来的C语言代码中，输入参数采用PMYCONTEXT *pItemRet的方式，实际上定义了一个二级指针出来，而Java不支持这样的直接定义，所以我们需要另外一个专门的二级指针对象，来模拟这个C语言里面的二级指针对象。

/**
 * 一个指向MYCONTEXT的二级指针
 * @author liujunsong
 *
 */
public class PPMYCONTEXT {
	public PMYCONTEXT p=null;
	
	/**
	 * 唯一可用的构造函数，可以传入一个null
	 * @param point
	 */
	public PPMYCONTEXT(PMYCONTEXT point){
		p=point;
	}
	
	/**
	 * 重新设置指针的值,这一方法不会生成新的PPMYCONTEXT对象
	 * 也不会重新分配内存。
	 * @param point
	 */
	public void setValue(PMYCONTEXT point){
		p=point;
	}	
}

有了这样一个对应的二级指针定义以后，就可以直接上面提到的C++语言代码，直接迁移改造成同等算法的Java代码，结果如下：

	/**
	 * 利用给定的key值，来检索一个MYCONTEXT对象，返回一个ppItemRet,二级指针
	 * <P>
	 * 在二级指针中设置指针的数据，不新增加内存。
	 * 
	 * @param nKey
	 * @param pItemRet
	 * @return
	 */
	private boolean GetItem(int nKey, PPMYCONTEXT pItemRet) {
		// Get the item according the nKey

		PMYCONTEXT pCur = _copy(m_pContext), pPrev = null;

		if (nKey == 0 && !_isNullPoint(m_pContext)) {
			pItemRet.setValue(m_pContext); // 如果nkey==0,返回头元素
			return true;
		}

		// pCur有效的情况下，循环查找，来按照nKey来查找
		// 此处代码有一个bug,假设是按照nkey来排序的
		// 但在Add的时候并没有进行排序处理
		// 所以要修改一个判断条件为不相等
		while (_isNotNullPoint(pCur) && pCur.p.nKey != nKey) {
			pPrev = _copy(pCur);
			pCur = _copy(pCur.next());
		}

		// 循环结束，判断循环结束点
		if (_isNotNullPoint(pCur) && pCur.p.nKey == nKey) {
			// find it and return the current item
			pItemRet.setValue(pCur);
			return true;
		}

		pItemRet.setValue(pPrev); // 设置最后一个有效节点
		return false;
	}

修改完成以后经过测试，程序运行正常。

4.小结
ictclas本身代码量有将近1M，原来的数据结构设计的非常严格，算法设计的也很巧妙，对于指针的使用非常频繁，几乎没有一段代码不涉及到指针的使用，采用上面这种方式进行数据结构的模拟，指针的模拟以后，在很短的时间内就将全部代码迁移到了Java语言重新实现。经过初步测试，系统功能完全正常。
同时由于存在一个作为样板目标的C++代码存在，当系统发生异常的时候，可以很方便的进行代码比较跟踪，查看那里修改算法出现了错误，这样就提高了程序开发的效率和质量。
欢迎大家下载本blog发布的ictclas,Java改写版本，其中附带有C++源代码，可以对比查看，确定效果如何。
如果大家还有其他C++代码迁移的案例，欢迎一起来讨论学习。