剛開始學習C語言的時候，感覺最難理解的就是指針，什么指針變量，變量指針，指向指針的變量，指向變量的指針？一堆概念，搞得人云里霧里的，今天不討論這些概念的問題，從最底層來分析C語言中為什么要使用指針，指針存在的意義又是什么呢？

首先從一個簡單的例子來看，寫一段代碼來交換x、y的值。

void main( void )
{
    u8 x = 10, y = 20;
    u8 temp;

    __asm( "sim" );                             //禁止中斷
    SysClkInit();
    delay_init( 16 );
    LED_GPIO_Init();
    Uart1_IO_Init();
    Uart1_Init( 9600 );
    ADC_GPIO_Init();
    __asm( "rim" );                             //開啟中斷
    while( 1 )
    {
        LED = ~LED;

        printf( "x = %d,y = %d\r\n", x, y );

        temp = x;
        x = y;
        y = temp;

        printf( "---> x = %d,y = %d \r\n\r\n\r\n", x, y );

        delay_ms( 200 );
    }
}

在STM8單片機中，交換x、y的值，并將值打印出來，打印結果如下：

通過第三個變量temp很輕松的就將x、y的值交換了。

但是為了程序的美觀性，不想再主程序中寫這么多的代碼，于是決定用一個函數(shù)在外部來實現(xiàn)這個功能。

void swap( u8 x, u8 y )
{
    u8 temp;
    temp = x;
    x = y;
    y = temp;
}

void main( void )
{
    u8 x = 10, y = 20;
    __asm( "sim" );                             //禁止中斷
    SysClkInit();
    delay_init( 16 );
    LED_GPIO_Init();
    Uart1_IO_Init();
    Uart1_Init( 9600 );
    ADC_GPIO_Init();
    __asm( "rim" );                             //開啟中斷
    while( 1 )
    {
        LED = ~LED;

        printf( "x = %d,y = %d\r\n", x, y );
        sawp( x, y );
        printf( "---> x = %d,y = %d \r\n\r\n\r\n", x, y );

        delay_ms( 200 );
    }
}

在主函數(shù)外面定義一個函數(shù)，專門用來交換x，y的值。程序運行結果如下：

此時發(fā)現(xiàn)x和y的值并沒有交換，這是怎么回事？那么在交換函數(shù)內(nèi)部，也將x和y的值打印出來。修改代碼如下：

void swap( u8 x, u8 y )
{
    u8 temp;
    
    printf( "in: x = %d,y = %d\r\n", x, y );
    temp = x;
    x = y;
    y = temp;
    
    printf( "in: ---> x = %d,y = %d \r\n\r\n\r\n", x, y );
}

打印結果如下：

可以看到在交換函數(shù)內(nèi)部，x和y的值已經(jīng)交換了，但是在函數(shù)外部，x和y的值并沒有交換。這是為什么呢？單步調試直接觀察x和y在單片機內(nèi)部分存儲情況。

進入主程序之后，首先觀察主函數(shù)內(nèi)的x和y在內(nèi)存中的存儲情況，x值為10，也就是16進制的0x0A,在內(nèi)存中0x000009的位置存儲，y的值為20，也就是16進制的0x14，在內(nèi)存中0x00000B，位置存儲。

接下里進入到swap函數(shù)中。為了方便觀察，將swap函數(shù)內(nèi)部的x和y替換成了m和n。

可以看出在進入子函數(shù)之后，m和n的地址和值，都和main函數(shù)中的x和y一樣。接下來交換m和n的值。

交換完成后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)存中0x000009位置的值和0x00000B位置的值亞發(fā)生了交換。然后退出子函數(shù)，返回到main函數(shù)中。

這時候奇怪的事情發(fā)生了，剛才內(nèi)存中交換的值又變回來了？這是為什么呢？在這里就不得不說在C語言中關于局部變量的問題，局部變量在C語言中是沒有固定的存儲位置的，它是由系統(tǒng)的堆棧統(tǒng)一來管理的，當進入函數(shù)內(nèi)部時，系統(tǒng)就會給這些局部變量臨時分配一個存儲空間存儲它的值，當程序要離開函數(shù)時，系統(tǒng)就會將局部變量的值保存在堆棧中，然后變量的存儲位置就被釋放了。當程序進入另一個函數(shù)中時，又會給這個函數(shù)內(nèi)部局部變量分配空間，這時候可能就會出現(xiàn)兩個函數(shù)中的局部變量都使用了同一個內(nèi)存空間。此時這個內(nèi)存空間的值改變后，并不影響上一個函數(shù)中局部變量的值，因為上一個函數(shù)中的局部變量值此時在堆棧中存放。當程序要離開當前的這個函數(shù)時，又會將當前的局部變量值保存在堆棧中。回到上一個函數(shù)后，又將堆棧中存儲的值恢復給變量，此時變量的地址又是臨時申請的，可能此刻申請的地址值還是和上一次一樣。但是并不代表這個地址就永遠屬于這個局部變量。

這個就很類似于超市中的儲物柜，你要進去超市買東西，先將東西存到一個柜子中，買完東西后，又將東西存儲物柜取了出來。然后隔了幾個小時，又要去這個超市買東西，又需要將東西存起來，但是此時存儲的柜子編號還是上上一次存儲時一樣。但是這并不能代表這個柜子的編號就是專屬于你的了。它只是儲物柜臨時分配給你的空間，當你取出東西后這個空間就會被系統(tǒng)收回，如果你下一次還需要用，系統(tǒng)又會自動給你分配，但是這兩次分配的剛好是一個編號而已。

那么要如何解決這種變量交換的問題呢？有兩種方法，第一種就是直接將要交換的這個兩個變量定義為全局變量，讓它在程序運行的過程中獨占一個地址空間，這樣就不會有其他變量來使用這個位置了。但是這樣的話就會比較浪費內(nèi)存空間，只使用了一次，但是卻要永久的占用。第二種方法就是直接使用指針。

下面將代碼改成使用指針的方式。

void swap( u8 *m, u8 *n )
{
    u8 temp;   
    temp = *m;
    *m = *n;
    *n = temp;    
}
void main( void )
{
    u8 x = 10, y = 20;
    __asm( "sim" );                             //禁止中斷
    SysClkInit();
    delay_init( 16 );
    LED_GPIO_Init();
    Uart1_IO_Init();
    Uart1_Init( 9600 );
    ADC_GPIO_Init();
    __asm( "rim" );                             //開啟中斷
    while( 1 )
    {
        LED = ~LED;

        printf( "x = %d,y = %d\r\n", x, y );
        sawp( &x, &y );
        printf( "---> x = %d,y = %d \r\n\r\n\r\n", x, y );

        delay_ms( 200 );
    }
}

在向swap函數(shù)傳遞參數(shù)的時候需要使用&符號。打印輸出結果

此時x和y的值已經(jīng)成功交換了?，F(xiàn)在也將子函數(shù)內(nèi)部的交換情況打印一下。

void swap( u8 *m, u8 *n )
{
    u8 temp;
    
    printf( "in: m = %d,n = %d\r\n", m, n );
    temp = *m;
    *m = *n;
    *n = temp;
    
    printf( "in: ---> m = %d,n = %d \r\n\r\n\r\n", m, n );
}

從輸出的結果來看，怎么m和n的值一個時1021，一個時1020.這個值是什么呢？直接單步調試看。

此時main函數(shù)中x的地址變成了0x0003FD，y的地址變成了0x0003FC.接著進入子函數(shù)。

這時可以看出m的值為0x03FD，n的值為0x03FC.*m的值為0x0A也是就10，*0x14也就是20.
接下來開始交換值。

可以看出m和n的值沒變，但是m和n的值交換了。接下來回到主函數(shù)中。

此時主函數(shù)中x和y的值也交換了。

那剛才串口打印出來的1021和1020是什么呢？1021的十六進制是0x03FD,1020的十六進制是0x03FC.也就是說剛才打印的m的值和x的地址一樣，n的值和y的地址一樣。

那為什么m和n會變成x和y地址，*m 和 *n又會變成 x 和 y 的值。這里就要說指針的本質了。在存儲器內(nèi)部，它是不認識什么變量和指針的，對于存儲空間來說，它只有地址和值。也就是說在什么地址處，存儲什么值。對于普通的變量來說，變量的名稱就會被編譯器編譯成地址，也就是說x和y就是它自己地址的別名。x和y的值就是地址中對應的值。

當操作普通變量x和y的時候，系統(tǒng)默認操作的就是它的值。而指針剛好和它相反，指針默認是把地址作為它的值，當操作指針的時候，默認操作的就是地址。為了將普通變量和指針進行區(qū)分，那么如果要使用指針的時候，就需要給它貼一個標簽，告訴系統(tǒng)，我這個是特殊變量，它是直接操作地址的，不是操作值的。

所以在定義指針的時候給變量前面加一個*號，就表示告訴系統(tǒng)，我這個是特殊的。比如定義了一個int *m。就表示告訴系統(tǒng)，當我默認操作m的時候，你就給我它的地址，而不要給我它的值。當需要取值的時候就需要添加上標簽 *m，告訴系統(tǒng)我現(xiàn)在要取的值，不是地址，這是特殊情況，不要把默認的地址給我。

當要將普通變量傳遞給指針時，因為直接操作變量默認就是普通變量的值，而指針存貯的是地址，所以當普通變量和指針傳遞數(shù)據(jù)的時候，也要給普通變量添加一個標簽 & ，這個符號就告訴系統(tǒng)，我現(xiàn)在不要默認的值，我要的是特殊情況的地址。

所以將x和y傳遞給指針的時候，前面要加&符號。

swap( &x, &y );對應的就是 swap( u8 *m, u8 *n )；

剛才上面不是說了嗎，指針默認的是地址，加上*號就是值了。那么這樣直接傳遞過去不就是相當于 *m = &x 了嗎？

由于這個子函數(shù)是定義和傳值在一起操作了，省略了一步，標準操作應該是。

int *m；

m=&x;

先定義一個指針，然后將普通變量的特殊情況，也就是取普通變量的地址，傳遞給指針的默認情況。這樣m的默認情況下就代表的值x的地址，而x的值就是*m。

如果定義變量和給變量賦值在一條語句時，上面的代碼就可以簡寫為

int *m = &x;

所以上面的函數(shù) swap( &x, &y ); 給指針傳遞值的時候，指針的定義和賦值是在一條語句完成的， swap( u8 *m, u8 *n )； 這是一種常用的簡寫形式。

在swap函數(shù)內(nèi)部操作 *m 也就相當于直接操作的是x，操作 *n 就是直接操作的y，所以交換 *m 和 *n的值，就相當于交換x和y的值。

在沒有使用指針時通過子函數(shù)交換，此時傳遞的是變量的值，相當于把變量的值拷貝了一份，給了子程序。

而有了指針之后，相當于將變量的地址直接給了子函數(shù)。相當于給變量x和y又起了一個別名。操作別名的時候，也就相當于直接操作的是x。

由此可見，指針只是為了方便編寫程序而設置的一種給變量起別名的方法，也就是相當于給自己柜子配了了一把鑰匙。只要別人有這個鑰匙，也就可以打開你的柜子。所以指針在使用的時候會有危險性。

如果系統(tǒng)中有關鍵數(shù)據(jù)，那么如果這個數(shù)據(jù)用指針傳遞給了外部函數(shù)，那么當外部函數(shù)修改數(shù)據(jù)的時候，系統(tǒng)就會存在風險。有可能外部函數(shù)修改了一個值，而這個值是非法的，自己的系統(tǒng)就奔潰了。所以在使用指針的時候一定要注意安全性問題。

通過上面的例子，相信對指針就有了更深層次的理解了。它是為了方便操作變量而設置的特殊情況，是被貼了標簽的變量。至于什么指針變量，變量指針，那都是起的名字而已，搞不清楚這些概念也不用去糾結，只要在使用的時候，知道如何使用就行了。

總結

到此這篇關于C語言小知識之為什么要使用指針的文章就介紹到這了,更多相關C語言使用指針內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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