我们需要指针吗？

Question

是否有任何情况或具体的例子，我们需要为作业的指针？也就是说，需要指针的事情可以不使用它们来完成吗？我们可以将指针作为函数参数发送，但这可以通过返回的数据来完成。我们可以使用指针来改变一个函数中的多个变量，但也有一个解决方法。

我们真的需要指针吗？

我知道这是一个愚蠢的问题，对不起，但在这种情况下，我只是想知道是否有什么我们不能使用指针做的事情。

Answer 1

指针在设计高级语言的范型时是可以避免的--比如java --但在语言声称提供的功能的实际实现中，指针往往会再次出现。

除非您使用某种动态重新配置的FPGA架构、状态机群体或与您的计算机类似的想法，否则实际的计算机器并不是非常面向对象的。我们不在存储设备中执行操作，而是获取数据，对其进行计算，然后将其写回。为了在内存中查找数据，我们使用地址的概念(有一些东西被称为内容可寻址存储器，但在大多数情况下，它们并不可取)。一旦您确定您的数据(或函数体，或包含两者的结构)位于内存中的某个地址，您就必须弄清楚如何处理该地址。您可以将地址写入另一个内存位置，我们有一个最熟悉的指针概念。您可以将地址存储在堆栈上，但这只是相对于称为“堆栈指针”的寄存器的存储。或者，您可以将地址存储在寄存器或指令字中。

但是，如果你看一看指令字的实际格式，对于非平凡的处理器来说，“寄存器”实际上是特殊的片上存储器中的编号位置，称为寄存器文件。RISC对它们进行编号的传统使得这一点特别明显，但即使在寄存器被命名的汇编语言方案中也是如此- MOV或任何指令都将有几个位来确定指令的类型和格式，以及几个位来编码每个操作数的寄存器编号。因此，从技术上讲，寄存器间接寻址是一个内存位置保存另一个内存位置的地址，即指针。类似地，直接编码在指令字中的数据项的地址也是一个存储器位置(包含该指令字的程序存储器)引用另一个实际保存数据的存储器位置的示例。

结论:您可以对高级程序员隐藏指针，但只要您的实现基于

(可寻址数据存储器/寄存器文件) <-> CPU -<-> (可寻址程序存储器)

计算的思想，你不能在实现层面上避免它们。

Answer 2

我们需要高级语言中的指针吗？在严格的图灵机意义上，不是。然而，在现实中，我们不是在图灵机中编写代码--我们使用高级语言编写代码，开发人员需要某些构造来减轻编写代码的精神工作量。指针使得某些抽象(例如链表)更容易表达。因此，尽管在对“需要”一词的最严格解释中，答案可能是否定的，但在实践中，答案是肯定的，我们确实需要它们。

请阅读StackOverflow常见问题解答。

Answer 3

我认为指针可以用作数组上的(有效)迭代器，这一点非常有用。

例如(C99)：

ptrdiff_t stride = 8;
double* data = ...;
size_t size = ...;
const double* end = data + size * stride;

for (double* restrict p = data; p < end; p += stride)
    *p = ...;

您可以看到，指针算法对于表达意图非常有用。能够传递指针+跨度来表示子数组也很有用。

一些语言不允许使用指针来操作数据(但允许引用)，尽管在这些语言中，我对它们允许编写作用于数组的函数的方式一直不太满意。在C中，你可以写成。

void foo(const double* data, ptrdiff_t stride, size_t size, double* out);

在C#中，你可以这样写

void Foo(double[] data, int stride, double[] output);

但是现在output被强制成为一个完整的数组，而不是其他东西的子数组，或者在一个元素输出的情况下是一个普通的堆栈变量(如果您真的想要的话，C#可以提供指针，但让我们假装它不是)。