Die unausgesprochene Frage: „Warum gibt es Zeiger?'

Es ist wirklich eine berechtigte Frage

Das ist nicht die typische Frage eines Pointer-Hassers, sondern eher eine sehr interessante.

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Hier ist, was ich meine

Zeiger sind ein großartiges, kraftvolles Konzept, aber genau das ist es: ein Konzept. Warum wurde der C-Compiler also mit einem so isolierten Stück Logik und Syntax für Zeiger erfunden?

Verstehen Sie mich nicht falsch, ich liebe die Möglichkeiten, die uns Zeiger bieten, und ihre aktuelle Syntax. Sie sind ein absolut wesentliches Merkmal, da sie die Entwicklung dynamischer Datenstrukturen, Objekte und Klassen, Multithread-Speicherfreigabe, Objektveränderlichkeit, niedrigredundante Wertevervielfältigung und vieles mehr ermöglicht haben.
Aber wenn man sich das Ereignis der Erfindung von C vorstellt, scheinen die Zeiger in ihrer heutigen Form eine viel beeindruckendere Idee zu sein als ein intuitives erstes Konzept. Schauen wir uns genauer an, was ich meine.

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Ein tieferer Blick

Wenn Sie sich die Struktur eines Zeigers ansehen, handelt es sich im Grunde genommen um einen unsigned long (auch bekannt als 4[32-Bit-System] oder 8 Bytes im Speicher). Die Dinge, die Zeiger von vorzeichenlosen Longs unterscheiden, sind die zeigerspezifischen Funktionen.

Syntax- und Dereferenzierungsoperator

Ein Zeiger hat seine eigene Deklarationssyntax und seinen Eigenschaftsoperator: den Dereferenzierer.

int a = 5;
int *ptr = &a; //declaration
int value = *ptr; //dereference

Aber stellen wir uns vor, dass dies nie erfunden wurde. Dann wäre Folgendes einfach möglich, wenn die Dereferenzierungsfunktion einfach mit einem beliebigen Ganzzahltyp verknüpft wäre:

int a = 5;
unsigned long adress = &a;
int value = *adress;

In diesem Fall könnten Sie sogar Folgendes tun:

int firstIntInMemory = *(0); //manually dereferences (4bytes at) adress 0`

Apropos Parser: Dies ist absolut keine widersprüchliche Syntax, da „star“ als Derefrencer ein unärer Operator ist, während „star“ als arithmetischer Multiplikator immer ein binärer Operator ist.
Dieser fiktive Dereferenzierungsoperator, wie ich ihn oben beschrieben habe, ist in Wirklichkeit die Essenz des Zeigerkonzepts. Der Vergleich mit der aktuellen realen Implementierung macht die Hauptfrage so interessant, über sie nachzudenken. Es hätte so viele Ergebnisse geben können.

Zeigerarithmetik

Die einzige Besonderheit der Zeigerarithmetik besteht darin, Schriftgrößen bei Berechnungen zu berücksichtigen. Wenn ich ein Array habe und das zweite Element erhalten möchte, füge ich einfach 1 zum Zeiger hinzu. Wenn es sich um einen int-Zeiger handelt, wird dadurch implizit tatsächlich ein Wert von 4 zur Adresse hinzugefügt (wenn sizeof(int) == 4 auf Ihrem System):

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int second = *(arr + 1);

Aber seien wir ehrlich, das Folgende ist eigentlich viel logischer, wenn man intuitiv über das Gedächtnis nachdenkt:

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int second = *(arr + sizeof(int));

Und das wäre nur Standard-Ganzzahlarithmetik. Wenn man es so betrachtet, gibt es eigentlich keinen Grund, die Zeigerarithmetik überhaupt erfunden zu haben.

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Das ist noch nicht alles

Natürlich macht die „*“-Syntax die beabsichtigte Verwendung viel klarer. Wenn Sie es sehen, wissen Sie sofort, dass diese Variable zur Speichermanipulation verwendet wird. Außerdem ist jede Funktion der Speichermanipulationsbibliothek für Zeiger konzipiert.

Aber wenn es nie erfunden worden wäre und wir stattdessen diese dereferenzierbaren vorzeichenlosen Longs gehabt hätten, hätten sich die Leute einfach Design- und Namenskonventionen ausgedacht, wie zum Beispiel das Anhängen von Zeigervariablenbezeichnern mit dem Suffix „_p“. Und darum herum hätten sich Speichermanipulationsbibliotheken entwickelt.

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Letztes Wort

Wenn Sie also darüber nachdenken, hätte C genauso überleben können, wie es jetzt lebt, wenn Zeiger nie als Merkmal der Sprache erfunden worden wären. Sie würden lediglich als Konzept von Programmierern erfunden werden und genauso funktionieren, wie sie derzeit existieren.

Ich finde, das ist eine interessante Geschichte, die man genauer untersuchen sollte.
Warum hat C den Zeiger erfunden?
War es nur der Grund, warum wir erwarteten: Konsistenz, Klarheit und Sicherheit gegen den Missbrauch der Dereferenzierung?
Oder gibt es einen tieferen Grund und eine viel komplexere Logik als die Art und Weise, wie ich in diesem Beitrag Zeiger behandelt habe, was sie tatsächlich wesentlich effizienter macht, als dasselbe mit Allzweck-Ganzzahlen zu tun?

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