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yalefield

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[交流] 【转帖】指针是通往地狱的捷径已有5人参与

作者：fera
http://blog.chinaunix.net/space. ... log&cuid=376700

指针指向哪里？……毫无疑问，地狱。

半年前的某个星期，为了修改一个bug，我花了整整两天时间。

这是一个指针的错误，在传递参数的时候，应该传递一个指针而传递的是一个对象。因为程序流程一般执行不到这里，这个bug一直隐藏在水下。直到我有一天，不小心让程序执行了这段，结果程序崩溃了（当时我用root用户执行的，真幸运没有损坏系统）。有错误的这段代码是一位有8年编程经验的同事写的，指针的“邪恶”，可见一斑。

指针就好象一根绳子，绳子那边是什么被挡住了，我们看不见。你永远不知道那边是一头牛，还是一颗手榴弹。

指针是什么？你可以把它理解成拴着东西的绳子，也可以说是某个物体的柄（handle），随便什么，只要有助于你的理解。你的理解是对的，可惜只是一部分。

它实际上是一个无符号数，一个内存单元的编号；一般是unsigned long，在32bit CPU上，它是32位的，64位cpu上是64位的。在汇编语言里面，direct addressing、direct addressing采用的都是这个东西，只不过在C/C++中被封装成了指针。

现在我们知道了指针的本质，那么，可以通过成员来获得对象的首地址：
#define ContainerOf(pointerToField, fieldName, ClassType) \
(ClassType *)((ulong)(pointerToField) - (ulong)((ClassType *)0->fieldName))

也可以写出以下语句（为了隐藏某些信息，这样用户只知道返回的是一个句柄handle）：
typedef unsigned long ulong;
typedef ulong SOME_HANDLE;

SOME_HANDLE GetObjs()
{
A* p = new A[10]();
return (SOME_HANDLE)p;
}

嗯，看起来不错，指针的功能很强大。代码很优雅，……看似很好……

问题是，对第二段代码，调用“h = GetObjs();”的用户执行了这样的操作：++h;他的本意是将指针移动到下一个元素，可他得到的是什么？假设GetObjs返回的是 0x00000001， ++h结果将是0x00000002，而不是期待中的0x00000001 + sizeof(A)。用户把它当成了下一个A类对象，进行了一些操作，于是，悲剧发生了……用户在内存中的数据全部错乱了，你的系统崩溃了。

是的，指针指向的只是一块内存，但是，这块内存合法吗？大小是多少？属于哪种类型？都是未知的。你会说，如果不知道这块内存属于哪个类型，指针算术就不会正确。你错了。指针的算术在编译时就知道了该怎么处理，运行时是没有类型信息的。就是将指针移动n * sizeof(A)，而sizeof(A)编译时就确定了。

再考虑这段代码，把一组对象从一个数组拷贝到另一个：
A ObjCopy(A * const dest, const A * const src, const int nItems)
{
assert(dest);
assert(src);
assert(nItems >= 0);

while ( nItem-- )
*dest++ = *src++;
return dest;
}

忽略src里元素不足nItems个及dest没有nItems个空间的因素，这个函数依然是错误的。因为，如果dest - src < nItems的话，从第(dest - src)开始，src中的数据将被自己首部的数据给覆盖了。很不幸，你的数据又错了，系统可能又要崩溃了……至少，你会得到错误的结果。

好了，这仅仅是一级指针。换成二级指针呢？

正因为指针是程序的错误之源，java把对内存的操作封装起来，不对外提供指针，这样就避免了刚才的那些问题。C/C++的忠实粉丝不要误以为我在鼓吹java，我本人对于C/C++是特别钟爱的，因为它们的灵活性。相信大多数程序员喜欢它们也是因为这个。

写这篇文章的目的就是为了对指针的复杂性做一个说明，希望大家在使用指针的时候能够小心。

抛砖引玉，如果有更精辟的想法，希望您能赏光贴在后面！

PS：

看了buxoman评论，觉得有必要澄清一点：对于一个指针，存在两个对象，一个是指针本身，一个是dereference的对象。因此在读我这篇文章时一定要搞清楚，什么时候说的是指针，什么时候说的是dereference的对象。

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