www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當前位置：首頁 > 嵌入式 > 嵌入式微處理器

大神談：C語言和指針的本質

時間：2021-08-19 15:23:48
關鍵字： C語言   
手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導讀]很多編程語言都以“沒有指針”作為自己的優(yōu)勢來宣傳，然而，對于C語言，指針卻是與生俱來的。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...


很多編程語言都以“沒有指針”作為自己的優(yōu)勢來宣傳，然而，對于C語言，指針卻是與生俱來的。


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ASIC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。


最初，人們就是按照以上的這么個邏輯編程的，這就是匯編語言：



然而，這樣太麻煩了，C語言隨著簡單通用的UNIX操作系統(tǒng)而生，下面的語句看起來更加方便：



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：


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：



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：



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。


不能說這些業(yè)務編程語言沒有指針，只是它們隱藏了指針而已，它們對程序員暴露了更加對業(yè)務友好的編程接口和語法，自己在底層處理指針問題，僅此而已。指針是客觀存在的，只要你使用的是存儲-執(zhí)行模型的計算機，指針就是一切。


END
本文作者為CSDN博主「dog250」原文鏈接為https://blog.csdn.net/dog250/article/details/103221309版權歸原作者所有，如有侵權，請聯系刪除。
▍
嵌入式ARM

掃描二維碼，關注更多精彩內容

本站聲明： 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點，本站亦不保證或承諾內容真實性等。需要轉載請聯系該專欄作者，如若文章內容侵犯您的權益，請及時聯系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關鍵字： 驅動電源

在工業(yè)自動化蓬勃發(fā)展的當下，工業(yè)電機作為核心動力設備，其驅動電源的性能直接關系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中，反電動勢抑制與過流保護是驅動電源設計中至關重要的兩個環(huán)節(jié)，集成化方案的設計成為提升電機驅動性能的關鍵。

關鍵字： 工業(yè)電機 驅動電源

LED 驅動電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”，其穩(wěn)定性直接決定了整個照明設備的使用壽命。然而，在實際應用中，LED 驅動電源易損壞的問題卻十分常見，不僅增加了維護成本，還影響了用戶體驗。要解決這一問題，需從設計、生...

關鍵字： 驅動電源 照明系統(tǒng) 散熱

根據LED驅動電源的公式，電感內電流波動大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。

關鍵字： LED 設計 驅動電源

電動汽車(EV)作為新能源汽車的重要代表，正逐漸成為全球汽車產業(yè)的重要發(fā)展方向。電動汽車的核心技術之一是電機驅動控制系統(tǒng)，而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機驅動系統(tǒng)中的關鍵元件，其性能直接影響到電動汽車的動力性能和...

關鍵字： 電動汽車 新能源 驅動電源

在現代城市建設中，街道及停車場照明作為基礎設施的重要組成部分，其質量和效率直接關系到城市的公共安全、居民生活質量和能源利用效率。隨著科技的進步，高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨特的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)光源，成為大功率區(qū)域...

關鍵字： 發(fā)光二極管 驅動電源 LED

LED通用照明設計工程師會遇到許多挑戰(zhàn)，如功率密度、功率因數校正(PFC)、空間受限和可靠性等。

關鍵字： LED 驅動電源 功率因數校正

在LED照明技術日益普及的今天，LED驅動電源的電磁干擾(EMI)問題成為了一個不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會影響LED燈具的正常工作，還可能對周圍電子設備造成不利影響，甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此，采取有效的硬件措施來解決L...

關鍵字： LED照明技術 電磁干擾 驅動電源

開關電源具有效率高的特性,而且開關電源的變壓器體積比串聯穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機重量也有所下降,所以,現在的LED驅動電源

關鍵字： LED 驅動電源 開關電源

LED驅動電源是把電源供應轉換為特定的電壓電流以驅動LED發(fā)光的電壓轉換器，通常情況下：LED驅動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關鍵字： LED 隧道燈 驅動電源
關閉