什么是指針?

指針是C語言中一種特殊的變量，它可以存儲另一個變量的內存地址。通過指針，我們可以間接地訪問或修改內存中的數據，而不需要知道它們的具體位置。指針是C語言的靈魂，它使得C語言具有強大的功能和靈活性，但也帶來了一些復雜性和風險。

為什么要使用指針?

指針的用途非常廣泛，它可以幫助我們實現一些C語言中的核心功能，例如：

動態(tài)內存分配：通過指針，我們可以在運行時根據需要申請或釋放內存空間，而不必事先確定大小或數量。

數組和字符串：數組和字符串本質上都是指針，它們指向一段連續(xù)的內存空間，其中存儲了多個相同類型的數據或字符。通過指針，我們可以方便地操作數組和字符串中的元素，或者傳遞它們作為函數的參數。

函數指針：函數指針是一種指針，它指向一個函數的入口地址。通過函數指針，我們可以實現函數的回調或者多態(tài)，即根據不同的情況調用不同的函數。

鏈表和樹：鏈表和樹是兩種常用的數據結構，它們由多個節(jié)點組成，每個節(jié)點都包含一個或多個指針，指向其他節(jié)點。通過指針，我們可以構建和遍歷這些復雜的數據結構，實現各種算法和應用。

那么， 什么是指針，為什么大家都想避開指針。

很簡單， 指針就是地址，當一個地址作為一個變量存在時，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，給出一個指針，取出該指針指向地址處的值。為了理解本質，我們從計算機模型說起。

宏觀看來，計算機可以分為兩類：

存儲-執(zhí)行計算機。

這類機器典型的例子就是我們平時使用的計算機，有一個CPU，有一個內存，CPU僅包含運算邏輯，所有的指令和數據都在內存中，內存僅供存儲，不包含任何運算組件。

現場編程計算機。

這類機器的典型例子就是ASCI電路，FPGA這種。直接針對特定的需求構建邏輯電路，然而，由于存在笛卡爾積的問題，不太適合通用計算。

我們看我們平時使用的存儲-執(zhí)行模型的計算機工作模式：

CPU在地址總線上發(fā)射一個地址到內存。

內存把特定地址對應的數據返回到數據總線。

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

從特定地址A0取出值V0。

對V0進行加工運算生成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語言隨著簡單通用的UNIX操作系統而生，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，而且是用極其簡單的方式，這就是C語言的藝術。

這就是C指針的背景。在那個年代，人們還沒有渴望計算機幫助完成更復雜的業(yè)務邏輯，人們只是希望用一種更加簡單的方式抽象出計算機的行為，最終的結晶，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-執(zhí)行模型的計算機工作的必要條件!

我們再看存儲-執(zhí)行模型的計算機的工作方式：

給定一個地址，CPU就可以取出該地址的數據。

給定一個地址，CPU就可以寫入該地址一個值。

這意味著什么?

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

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

不管怎么樣，C語言是面向計算機的編程語言，而不是面向業(yè)務的編程語言，它映射了計算機的工作方式而不太善于描述業(yè)務邏輯，因此，C語言深受黑客，編程手藝人這種計算機本身的愛好者喜愛，卻不被業(yè)務程序員待見，因為擺弄指針確實太繁瑣復雜了，一不小心就會出錯。

存儲-執(zhí)行模型的問題在于，要設計復雜的帶外機制防止內存被任意訪問，由此而來的就是復雜的分段，分頁，訪問控制，MMU等機制，當然，這些機制和CPU依靠指針訪問內存的工作方式并不沖突。

把C語言指針用的最絕的應該就是Linux內核的嵌入式鏈表 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可以轉換為任意對象：

/**

* 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))); })

這個轉換背后的依賴，正是指針：

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

曾經，計算機還是一群癡迷于技術本身的極客們的玩具，計算機是屬于他們的，他們用C編程，用Perl/Python/Bash粘合二進制程序。進入互聯網時代，隨著越來越復雜的業(yè)務邏輯出現，越來越多的職業(yè)程序員開始成了多數派，他們開始使用更加業(yè)務友好的語言，Java，Go便成功了。