3 挑戰指針（harib01c）

前面說過“C語言中沒有直接寫入指定內存地址的語句”，實際上這不是C語言的缺陷，因為有替代這種命令的語句。一般大多數程序員主要使用那種替代語句，像這次這樣，做一個函數write_mem8的，也就只有筆者了。如果有替代方案的話，大家肯定想用一下，筆者也想試試看。

write_mem3(i, i & 0x0f）；

替代以上語句的是：

＊i = i & 0x0f；

兩個語句有點像，但又不盡相同。不管那么多了，先換成后面一種寫法看看吧。好了，改完了，用“make run”命令運行一下。唉？奇怪，怎么會出錯呢？

invalid type argument of ｀unary ＊'

類型錯誤？

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沒錯，就是類型錯誤。這種寫法，從本質上講沒問題，但這樣就是無法順利運行。我們從編譯器的角度稍微想想就能明白為什么會出錯了。回想一下，如果寫以下匯編語句，會發生什么情況呢？

MOV [ 0x1234], 0x56

是的，會出錯。這是因為指定內存時，不知道到底是BYTE，還是WORD，還是DWORD。只有在另一方也是寄存器的時候才能省略，其他情況都不能省略。

其實C編譯器也面臨著同樣的問題。這次，我們費勁寫了一條C語句，它的編譯結果相當于下面的匯編語句所生成的機器語言，

MOV [i], (i & 0x0f）

但卻不知道[i]到底是BYTE，還是WORD，還是DWORD。剛才就是出現了這種錯誤。

那怎么才能告訴計算機這是BYTE呢？

char ＊p; /＊，變量p是用于內存地址的專用變量＊/

聲明一個上面這樣變量p, p里放入與i相同的值，然后執行以下語句。

＊p = i & 0x0f；

這樣，C編譯器就會認為“p是地址專用變量，而且是用于存放字符（char）的，所以就是BYTE.”。順便解釋一下類似語句：

char ＊p; /＊用于BYTE類地址＊/
short ＊p; /＊用于WORD類地址＊/
int ＊p; /＊用于DWORD類地址＊/

這次我們是一個字節一個字節地寫入，所以使用了char。

既然說到這里，那我們再介紹點相關知識，“char i; ”是類似AL的1字節變量，“short i; ”是類似AX的2字節變量，“int i; ”是類似EAX的4字節變量。

而不管是“char *p”，還是“short *p”，還是“int *p”，變量p都是4字節。這是因為p是用于記錄地址的變量。在匯編語言中，地址也像ECX一樣，用4字節的寄存器來指定，所以也是4字節。

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這樣準備工作就OK了。再用“make run”運行一遍以下內容。

void HariMain(void)
{
    int i; /＊變量聲明。變量i是32位整數＊/
    char ＊p; /＊變量p，用于BYTE型地址＊/

    for (i = 0xa0000; i <= 0xaffff; i++) {

        p = i; /＊代入地址＊/
        ＊p = i & 0x0f;

        /＊這可以替代write_mem8(i, i & 0x0f); ＊/
    }

    for (; ; ) {
        io_hlt();
    }
}

哇，居然不使用write_mem8就能顯示出條紋圖案，真是太好了。

嗯？且慢！仔細看看畫面，發現有一行警告。

warning: assignment makes pointer from integer without a cast

這個警告的意思是說，“賦值語句沒有經過類型轉換，由整數生成了指針”。其中有兩個單詞的意思不太明白。類型轉換是什么？指針又是什么？

類型轉換是改變數值類型的命令。一般不必每次都注意類型轉換，但像這次的語句中，如果不明確進行類型轉換，C編譯器就會每次都發出警告：“喂，是不是寫錯了？”順便說一下，cast在英文中的原意是壓入模具，讓材料成為某種特定的形狀。

指針是表示內存地址的數值。C語言中不用“內存地址”這個詞，而是用“指針”。在C語言中，普通數值和表示內存地址的數值被認為是兩種不同的東西，雖然筆者也覺得它們沒什么不同，但也只能接受這種設計思想了。基于這種設計思想，如果將普通整數值賦給內存地址變量，就會有警告。為了避免這種情況的發生，可以這樣寫：

p = (char ＊）i；

這就對i進行了類型轉換，使之成為表示內存地址的整數。（其實這樣轉換以后，數值一點都沒變，但對于C編譯器來說，類型的不同有著很大的差別。）以后再進行這樣的賦值時，就不會出現這種討厭的警告了。于是我們這樣修改一下。

再運行一次“make run”吧。好了，不再出現那種煩人的警告了。write_mem8已經沒用了，所以可以將它從naskfunc.nas中刪除。

這樣的寫法雖然有點繞圈子了，但我們實現了只用C語言寫入內存的功能。

COLUMN-2 只要使用類型轉換，就可以不用指針之類的方法嗎？

好不容易介紹完了類型轉換，我們來看一個應用實例吧。如果定義：

p = (char ＊) i；

那么將上式代入下面語句中。

＊p = i & 0x0f；

這樣就能得到下式：

＊((char ＊) i) = i & 0x0f；

這個語句執行起來毫無問題。雖然讀起來不是很容易理解，但這樣可以不特意聲明p變量，所以筆者偶爾還是會使用的。

有沒有覺得這種寫法與“BYTE[i] = i & 0x0f; ”有些相像嗎？在特別喜歡匯編語言的筆者看來，會有這種感覺呢。（笑）

COLUMN-3 還是不能理解指針

能有這種想法，說明你很誠實。那好，我們再盡量詳細地講解一下。

如果你曾經使用過C語言，并且聽說過“指針”這個詞，那么剛才的說明肯定讓你覺得混亂，摸不著頭腦。倒是那些從未接觸過C語言的人更能理解一些。

這里，特別重要的一點是，必須想點辦法讓C語言完成以下功能：

MOV BYTE [i], (i & 0x0f)

也就是，向內存的第i號地址寫入i & 0x0f的計算結果。而程序只是偶然地寫成了：

int i；
char ＊p；

p = (char ＊) i；
＊p = i & 0x0f；

必須要先理解以上程序。這可能與你所知道的指針的使用方法完全不同，不過暫時先不要想這個。總之上面4行，是MOV語句的替代物，這一點是最重要的。

從沒聽說過C語言指針的人，僅僅會想“哦，原來C語言中是這么寫的，沒那么復雜么。”的確如此，沒什么不懂的嘛。

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下面再稍微深入說明一下。我們常見的兩個語句是：

p = (char ＊) i；
＊p = i & 0x0f；

這兩個語句有什么區別呢？這是不懂匯編的人常有的疑問。將以上語句按匯編的習慣寫一下吧。假設p相當于ECX，那么寫出來就是：

MOV ECX, i
MOV BYTE [ECX], (i & 0x0f)

它們的區別很清楚，即一個是給ECX寄存器賦值，一個給ECX號內存地址賦值。這完全是兩回事。存儲它們的半導體也不一樣，一個在CPU里，一個在內存芯片里。在C語言中，雖然p與*p只有一字之差，但意思上的差別卻如此之大。

如果執行順序調過來會怎么樣呢？也就是像這樣：

＊p = i & 0x0f；
p = (char ＊) i；

不是很熟悉指針的人可能認為這樣也行。但是，這相當于：

MOV BYTE [ECX], (i & 0x0f)
MOV ECX, i

如果這么做，第一個MOV的時候，ECX的值不確定，是個隨機數，這會導致i & 0x0f的結果寫入內存的某個不可知的地址中。這樣的后果很嚴重。

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另一個比較常見的疑問，是關于聲明的。在C語言中，如果不聲明變量就不能使用。所謂聲明，就是類似“int i; ”這種語句。有了這句話，變量i就可以使用了（與此不同的是匯編語言中，EAX, DL等，不聲明也可以自由使用）。在C語言中，聲明了10個變量，就可以用10個變量，這是理所當然的事。

既然如此，那為什么只聲明了“char *p; ”卻不僅能使用p，還可以使用*p呢？這讓人搞不懂……確實，這個程序中，給p和*p賦值了。看上去，能夠使用的變量數比實際聲明的變量數要多。

遇到這種情況時，我們先回到匯編語言中看看。

MOV ECX, i
MOV BYTE [ECX], (i & 0x0f)

看著這個程序，就不會再有人認為其中有2個變量了。其中只有一個ECX。而且，同樣是“MOV AL, [ECX]”, ECX是123的時候，和ECX是124的時候，放入AL的值也是不同的（只要這兩處地址存放的不是同樣的值）。這是因為地址不同，代表的內存區域不同。就好比不同的住址，住的人也不一樣。

所以，同樣是*p，因為p值的不同，記錄的值也不同。

＊p = 3；
p = p + 3；
i = ＊p；

也就是說如果執行以上片段，i不一定是3，因為地址已經變了。

費了半天勁，其實筆者想說的就是，*p并不是什么變量。確實，我們可以給*p賦值，也可以引用*p的值，這看起來就像變量一樣。但即便如此，*p也不是一個變量，變量只有p。所謂*p，就相當于匯編中BYTE [p]這種語句的代替。

如果你還執拗地說*p是一個變量，那照這種邏輯，變量可遠不止2個，還有很多很多。因為只要給p賦上不同的值，*p就代表完全不同區域的內存內容。

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下一個問題也是關于聲明的：“char *p; ”聲明的是*p，還是p呢？

這也是一個常見的問題。先給出結論吧，聲明的是p。“既然如此，那為什么不寫成char*p；呢？”有這種想法，說明你這方面的直覺很好。筆者也認為這樣寫對于初學者來說更簡單易懂。事實上，在C語言中寫成“char* p; ”也可以，既不出錯，也不出警告，運行也沒問題。

但這種寫法有點小問題。如果寫成“char* p, q; ”，我們看上去會覺得p和q都表示地址的變量，但C編譯器卻不那樣認為，q會被看作是一般的1字節的變量。也就是被解釋成“char*p, q”。為了避免這樣的誤解，一般的程序員不寫成“char* p; ”，所以筆者也按照這個習慣編寫程序。另外，如果想要聲明兩個地址變量，就寫成“char *q, *p; ”。

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今天的專欄寫得好長呀，我們來整理總結一下吧。首先，本書中出現的“char *p; ”不必看作指針，這是最重要的決竅。p不是指針，而是地址變量。不要使用“p是指針”這種模棱兩可的說法，“p是地址變量”這種說法比較好。

將地址值賦給地址變量是理所當然的。并且，既然地址代表的是內存的地址，可以讓該地址存放自己想放的任何值。雖然也可以將地址變量說成是指針，但筆者聽到指針這個說法也很茫然，所以除了跟別人討論時以外，筆者也不說指針什么的。

C語言中地址變量的聲明，以及給內存地址賦值的，寫法不是很習慣，但終究這只是寫法的不同，思考問題的方法與匯編語言差不多。在C語言開發人員看來，“C語言的*p比匯編語言BYTE [p]，更短小精悍”，確實，簡潔是一個長處，但就是因為簡潔，才讓初學者不好理解。

C語言的很多初學者都在學習指針時受挫，以至于會想“如果沒有指針就好了”。而事實上，沒有指針的語言也確實是存在的。但這種語言很不好用，因為沒有指針就無法往指定內存的地址存入數據，那怎么往VRAM上繪制圖像呢？這種語言只能讓寫操作系統變得更加困難。

筆者也認為，C語言指針的語法很難理解，所以希望能改善。但它像匯編語言一樣，能直接訪問地址，這一點非常好。所以希望大家能這樣想：“不是要廢除指針，而是把指針改善得更直觀易懂。”