大家好，我是小風(fēng)哥，今天來聊聊指針是怎么被一步步被發(fā)明出來的。

內(nèi)存本身就是一個(gè)裝字節(jié)的容器，和你用的鞋柜、書柜等沒有本質(zhì)區(qū)別：

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唯一的區(qū)別在于鞋子或者書可以隨便放，無非找的時(shí)候困難點(diǎn)。

但字節(jié)就不一樣了，不能隨便放，必須明確放到了哪里，因此內(nèi)存中的每個(gè)裝字節(jié)的地方都得編號(hào)，這個(gè)編號(hào)就是內(nèi)存地址。

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在這種情況下，該怎么向內(nèi)存中寫數(shù)據(jù)呢？很簡(jiǎn)單，就一句話：

把數(shù)字2寫到第0x8049320號(hào)內(nèi)存中

這就是所謂的內(nèi)存讀，用機(jī)器指令表示可以這樣：

store 0x8049320 2

效果是這樣的：

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可以看到，利用store指令你可以直接操作任何一個(gè)內(nèi)存地址，也就是直接操作或者控制內(nèi)存這種硬件，這是一種很強(qiáng)大的能力：

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但同時(shí)也非常危險(xiǎn)，如果內(nèi)存地址算錯(cuò)那么寫到內(nèi)存中的數(shù)據(jù)就是錯(cuò)誤的或者會(huì)用錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)覆蓋掉內(nèi)存中原本的數(shù)據(jù)：

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而且這也很繁瑣，因?yàn)槌绦騿T需要直面內(nèi)存，看下內(nèi)存地址0x8049320，你的第一反應(yīng)肯定是：這是個(gè)啥？

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人類天生不擅長應(yīng)對(duì)數(shù)字，而是更喜歡代號(hào)：張三李四。

顯然，"把num賦值為2"要比"store 0x8049320 2"要容易理解很多，這里num這個(gè)代號(hào)就是所謂編程語言中的變量。

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就這樣變量誕生了。

實(shí)際上變量不過是某個(gè)內(nèi)存格子的一個(gè)代號(hào)：

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當(dāng)然這是在編程語言層面的理解，在真實(shí)的內(nèi)存中可不存在一個(gè)叫做num的符號(hào)，而是內(nèi)存地址0x8049320這個(gè)地方保存了數(shù)字2：

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編譯器不過是把代號(hào)num和0x8049320這塊內(nèi)存關(guān)聯(lián)起來。

有了變量，程序員在編程時(shí)就可以操作符號(hào)num而不是0x8049320了，但只使用符號(hào)num也會(huì)有問題，這個(gè)問題就是如果兩個(gè)函數(shù)需要共享內(nèi)存中的一份數(shù)據(jù)該怎么辦呢？

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以C語言為例，現(xiàn)在有兩個(gè)函數(shù)都需要對(duì)變量num執(zhí)行加1操作：

void func1(int a) {
  a = a + 1;
}
void func2(int b) {
  b = b + 1;
}


int num = 2;
func1(num);
func2(num);

我們期待的效果是func1和func2執(zhí)行完畢后num的值變成4，但實(shí)際上兩個(gè)函數(shù)執(zhí)行完畢后num的值依然是2。

為什么呢？

我們希望的是a和num代表同一個(gè)內(nèi)存格子：

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但實(shí)際上變量a上有獨(dú)屬于自己的內(nèi)存格子：注意看函數(shù)的參數(shù)int a，

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調(diào)用函數(shù)傳遞參數(shù)func1(num)后的效果是這樣的：

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func函數(shù)操作的根本就是和num完全不同的另一個(gè)變量，它們位于不同的內(nèi)存格子(內(nèi)存地址)。

既然聲明變量時(shí)沒有辦法直接關(guān)聯(lián)到某塊內(nèi)存那么我們就必須用間接的辦法，因?yàn)橛?jì)算機(jī)科學(xué)中任何問題都可以通過增加一個(gè)中間層來解決。

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這個(gè)中間層就是借助內(nèi)存地址。

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不要忘了除了2關(guān)聯(lián)到了符號(hào)num，這當(dāng)然只是邏輯上存在的關(guān)聯(lián)，編譯器給實(shí)現(xiàn)的；

實(shí)際上2還有一個(gè)真實(shí)的、物理的上的屬性，那就是內(nèi)存地址，這是真實(shí)的存在，不以任何上層封裝為轉(zhuǎn)移；

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既然變量a沒辦法直接關(guān)聯(lián)到num，那就曲線救國，變量a保存2所在的內(nèi)存地址，也就是變量num的內(nèi)存地址：

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變量a依然是那個(gè)變量a，但此時(shí)變量a中保存的不再是2這個(gè)數(shù)字，而是另一個(gè)數(shù)字0x8049320。

然而此時(shí)如果你這樣寫：

int b = a;

此時(shí)b中保存的依然是0x8049320這個(gè)數(shù)字，而不是2這個(gè)數(shù)字：

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顯然必須明確的告訴編譯器我們希望把變量a的內(nèi)容當(dāng)做內(nèi)存地址來使用而不是單純的數(shù)字。

怎么做到呢？在聲明變量和使用變量時(shí)加個(gè)符號(hào)就好：

int a;      ---->  int* a;
int b = a;  ---->  int b = *a;

就這樣指針被發(fā)明了出來，現(xiàn)在的變量a就是所謂的指針，變量a關(guān)聯(lián)的內(nèi)存保存的依然是個(gè)普通的數(shù)字，只不過這個(gè)數(shù)字可以被當(dāng)做內(nèi)存地址使用。

再次強(qiáng)調(diào)，當(dāng)我們寫下int* a時(shí)，變量a依然會(huì)占據(jù)一塊內(nèi)存格子：

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這塊內(nèi)存中可以裝入任何的數(shù)字，這個(gè)數(shù)字代表的另一塊內(nèi)存的起始地址:

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所以并不是說變量a直接指向一塊內(nèi)存或者指向num：

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變量a和變量num沒有半毛錢關(guān)系，變量a和變量num位于不同的內(nèi)存地址上，只不過變量a的內(nèi)容比較特殊而已，它恰好是變量num所在的內(nèi)存地址：

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所以從這里看我們只能說a間接指向了變量num。

當(dāng)然在你熟悉指針的概念后就可以放心的忽略這層間接了，可以把a(bǔ)看做直接指向變量num，這就是我們常說的指針指向哪里。

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在很多情況下，我們實(shí)際上根本就不關(guān)心內(nèi)存地址這種間接層，可以直接把a(bǔ)看做num的另一個(gè)稱謂，這在其它高級(jí)語言中叫做引用。

所以引用實(shí)際上是在指針基礎(chǔ)上的進(jìn)一步抽象，使用引用時(shí)我們可以簡(jiǎn)單的把a(bǔ)和num等同看待：

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此時(shí)a和num都表示0x8049320這塊內(nèi)存中的內(nèi)容，也就是數(shù)字2。

C語言中的指針把內(nèi)存地址暴露給了程序員，這給了程序員直接控制硬件的能力，這種能力十分的powerful，因此C很適合進(jìn)行系統(tǒng)編程，可以用來實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)等；

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但也非常危險(xiǎn)，內(nèi)存地址計(jì)算錯(cuò)誤的話會(huì)導(dǎo)致程序崩潰或者出現(xiàn)難以排查的bug。

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但并不是所有程序員都要像Linus那樣去編寫操作系統(tǒng)，如果你只想實(shí)現(xiàn)一些應(yīng)用層面的程序，爬蟲等，在這種情況下指針就不是必須的，所以很多編程語言并不提供指針。

指針的出現(xiàn)讓高級(jí)語言也可以操作復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比如鏈表和二叉樹等。

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1964年Harold Lawson因在PL/I中發(fā)明指針這一概念而榮獲2000年IEEE計(jì)算機(jī)先鋒獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)理由是“指針概念的引入首次使高級(jí)語言靈活處理鏈表成為可能”。