第一章硬件基礎(chǔ)

硬件是軟件的運(yùn)行平臺(tái)，沒(méi)有硬件的支撐軟件也將不復(fù)存在。您能想象

沒(méi)有顯示器軟件將如何顯示圖形，沒(méi)有CPU軟件將如何運(yùn)行嗎？反正我想象不

到！但是如果把問(wèn)題反過(guò)來(lái)問(wèn)就問(wèn)到本質(zhì)了，軟件運(yùn)行需要哪些硬件支持呢？看

圖1.1：

CPU

RAM

ROM

輸出設(shè)備

輸入設(shè)備

存儲(chǔ)設(shè)備

圖L1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

我們拋開(kāi)硬件的什么電器特性等等，去蕪存菁，就是上面的這個(gè)圖了。

如果程序要運(yùn)行沒(méi)有CPU是不行的，CPU要快速的交換數(shù)據(jù)，沒(méi)有RAM也是不

行的。因此無(wú)論任何系統(tǒng)，CPU和RAM都是必不可少的。您一定會(huì)提醒我ROM不

也是不變的嗎？這種說(shuō)法不完全對(duì)，因?yàn)樵赑C系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)之間ROM的作

用是不一樣的。在PC系統(tǒng)中ROM就是那個(gè)BIOS芯片，是用來(lái)提供系統(tǒng)的啟動(dòng)代

碼和基本的輸入輸出功能的；而在嵌入式系統(tǒng)中，ROM存儲(chǔ)了全部的代碼，它

已經(jīng)將PC中白勺BIOS和硬盤(pán)的與代碼相關(guān)的功能混合在一起了。

設(shè)備PC系統(tǒng)典型硬件設(shè)備嵌入式系統(tǒng)典型硬件設(shè)備

CPU任何CPU任何CPU

RAM任何RAM任何RAM

ROMBIOS芯片F(xiàn)lash芯片

存儲(chǔ)設(shè)備硬盤(pán)Flash芯片

輸入設(shè)備鍵盤(pán)鍵盤(pán)

輸出設(shè)備顯示卡+顯示器LCD顯示屏

PC的ROM——BIOS芯片可以采用Flash芯片,在這里之所以不寫(xiě)成Flash

芯片是因?yàn)锽IOS的作用和嵌入式系統(tǒng)的Flash作用不大一樣，使用BIOS以示區(qū)

分。

1.1CPU和RAM

從軟件觀點(diǎn)來(lái)講，任何CPU和RAM都可以應(yīng)用于各種系統(tǒng)中，不存在明顯的

區(qū)別，只要CPU可以執(zhí)行指令控制設(shè)備就可以了。但是考慮到耗電以及體積(嵌

入式設(shè)備通常要求耗電低、體積小)等問(wèn)題，嵌入式系統(tǒng)就發(fā)展出了專(zhuān)用的CPU

芯片。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是ARMCPU。ARMCPU是由英國(guó)的ARM公司設(shè)計(jì)的，由

于其執(zhí)行效率高，體積小，耗電少等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。由于嵌入式

系統(tǒng)要求高集成度，通常不會(huì)存在單獨(dú)的CPU芯片，而是將CPU和很多的外圍

電路集成到一起，做成一塊芯片，因此ARM采用授權(quán)的方式提供內(nèi)核芯片設(shè)計(jì)，

以便于使用者進(jìn)行芯片的集成。

CPU按照次執(zhí)行指令的數(shù)據(jù)帶寬可以分為16位、32位、64位等。32位CPU

一次只能處理32位，也就是4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)；而64位CPU一次就能處理64

位即8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。如果我們將總長(zhǎng)128位的指令分別按照16位、32位、64

位為單位進(jìn)行編輯的話：舊的16位CPU(如Intel80286CPU)需要8個(gè)指令，

32位的CPU需要4個(gè)指令，而64位CPU則只要兩個(gè)指令。顯然，在工作頻率相

同的情況下，64位CPU的處理速度比16位、32位的更快。

除了運(yùn)算能力之外，與32位CPU相比，64位CPU的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)內(nèi)

存的控制上。由于地址使用的是特殊的整數(shù)，而64位CPU的一個(gè)ALU（算術(shù)邏

輯運(yùn)算器）和寄存器可以處理更大的整數(shù)，也就是更大的地址。傳統(tǒng)32位CPU

的尋址空間最大為4GB,使得很多需要大容量?jī)?nèi)存的大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理程序在

這時(shí)都會(huì)顯得捉襟見(jiàn)肘，形成了運(yùn)行效率的瓶頸。而64位的處理器在理論上則

可以達(dá)到1800萬(wàn)個(gè)TB（1TB=1O24GB）,將能夠徹底解決32位計(jì)算系統(tǒng)所遇到

的瓶頸現(xiàn)象。當(dāng)然64位尋址空間也有一定的缺點(diǎn)：內(nèi)存地址值隨著位數(shù)的增加

而變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，這樣內(nèi)存地址將在緩存中占用更多的空間，其他有用的數(shù)據(jù)

就無(wú)法載入緩存，從而引起了整體性能一定程度的下降。

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)根據(jù)不同尋址能力的CPU來(lái)進(jìn)行尋址空間的分配。由

于CPU都是通過(guò)設(shè)備的寄存器（這個(gè)寄存器可以理解為設(shè)備本身帶的RAM）來(lái)

控制設(shè)備的，因此地址空間的劃分就顯得十分重要。例如，一個(gè)具有32位尋址

能力的CPU不可能講全部的地址空間都分配給RAM,好比PC系統(tǒng)需要為BIOS

分配存儲(chǔ)空間等。也就是說(shuō)只要是需要CPU直接控制的外部設(shè)備都需要為其分配

CPU地址空間。

RAM就是可以隨機(jī)訪問(wèn)，快速讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器。CPU可以直接從RAM中取得數(shù)

據(jù)（CPU可以從所有分配了地址空間的設(shè)備寄存器中取得數(shù)據(jù)）或代碼指令，因

此RAM的訪問(wèn)速度將直接影響系統(tǒng)的性能。

1.2ROM存儲(chǔ)芯片

ROM是每個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必不可少的，但是其實(shí)現(xiàn)的方式卻不盡相同。在

我們熟悉的PC系統(tǒng)中，ROM是一個(gè)稱(chēng)作BIOS（BaseInput&OutputSystem）

的芯片。CPU上電時(shí)會(huì)從ROM中讀取指令，因此沒(méi)有ROM的系統(tǒng)是不能夠運(yùn)行的，

因?yàn)槿绻麤](méi)有ROM,CPU將無(wú)法獲得起始的執(zhí)行指令。在PC系統(tǒng)中BIOS的作用

除了提供起始指令以外，還會(huì)掃描硬件設(shè)備并初始化主板（MainBoard）上的硬

件接口。由于PC上的接口都遵循著一組通用的協(xié)議，因此BIOS就可以實(shí)現(xiàn)所有

硬件接口的驅(qū)動(dòng)（如USB接口、顯示卡、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等）和硬件的數(shù)據(jù)輸入輸

出功能，這也是BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）名稱(chēng)的由來(lái)了。在BIOS控制的硬件

接口中也包含了硬盤(pán)的控制接口，在BIOS初始化完成后就會(huì)到硬盤(pán)主分區(qū)上查

找啟動(dòng)文件（注3）,后面的事情就交給PC的操作系統(tǒng)了。這個(gè)過(guò)程請(qǐng)看圖1.2。

通常，在硬盤(pán)內(nèi)有一個(gè)主引導(dǎo)記錄區(qū)，在安裝操作系統(tǒng)的時(shí)候由操作系

統(tǒng)寫(xiě)入Boot程序，BIOS就是取出這段程序然后執(zhí)行。由于Boot程序是由操作

系統(tǒng)寫(xiě)入的，因此從這個(gè)Boot程序開(kāi)始，系統(tǒng)的運(yùn)行權(quán)限就交由操作系統(tǒng)來(lái)控

制了。以Windows2000操作系統(tǒng)為例，這段代碼區(qū)域執(zhí)行時(shí)會(huì)搜索名叫

“NTLDR”的系統(tǒng)文件。之所以分成Boot程序和NTLDR文件的原因是硬盤(pán)的Boot

Sector很小（只有466Bytes）,不可能容納全部的啟動(dòng)程序。

圖L2只是一個(gè)啟動(dòng)的示意圖，在這里我并沒(méi)有詳細(xì)的列出每一個(gè)必須

的步驟，因?yàn)槲业哪康闹皇亲屛覀兡軌蛄私釨IOS硬件芯片在系統(tǒng)中的作用。

對(duì)比PC的BIOS,嵌入式系統(tǒng)由于軟件規(guī)模小，因此將引導(dǎo)代碼和操作

系統(tǒng)代碼全部放到了系統(tǒng)的Flash芯片中了。正如我們所知道的，PC機(jī)上大部

分的操作系統(tǒng)代碼全部放在硬盤(pán)上，然后從硬盤(pán)上將程序載入內(nèi)存執(zhí)行。而嵌入

式系統(tǒng)中目前大多數(shù)采用直接尋址的方式從NorFlash芯片中讀取代碼并執(zhí)行。

因此，實(shí)際上嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)化了PC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將PC系統(tǒng)中的BIOS和硬盤(pán)代

碼全部集中到了一個(gè)Flash芯片上。因此BIOS雖然也可以使用Flash芯片，但

是相對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，他們的含義和作用卻不同。

BIOS自檢

顯卡BIOS檢測(cè)

CPU型號(hào)檢測(cè)、內(nèi)存測(cè)試

讀取硬盤(pán)啟動(dòng)扇區(qū)

獲取操作系統(tǒng)啟動(dòng)文件

圖1.2PC開(kāi)機(jī)流程

Flash芯片對(duì)于我們來(lái)說(shuō)并不陌生，那些可以更新BIOS程序的BIOS芯片也

是使用Flash芯片實(shí)現(xiàn)的，還有MP3用的SD卡等等也是Flash芯片。Flash芯

片是一種可以多次擦寫(xiě)的存儲(chǔ)芯片，廣泛的應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。Flash的特點(diǎn)

是耗電低，容量大（相對(duì)于嵌入式系統(tǒng)而言），寫(xiě)入之前需要先擦除（因?yàn)镕lash

芯片的存儲(chǔ)單元只允許從1變到0）o當(dāng)前流行的分為NORFlash和NANDFlash。

NAND與NORFlash的區(qū)別主要有：

1、NANDFlash的空間比NorFlash大

2、NANDFlash的訪問(wèn)速度比NorFlash快

3、NANDFlash只有Page訪問(wèn)模式，NorFlash可以進(jìn)行Page和直接地址

訪問(wèn)（直接地址訪問(wèn)也就是CPU可以直接尋址，或者叫做隨機(jī)訪問(wèn)）

4、NANDFlash允許有壞塊，但是NorFlash不能有壞塊

5、NANDFlash比NORFlash更加便宜

在嵌入式系統(tǒng)中，NOR和NAND都可以做為代碼區(qū)和文件系統(tǒng)區(qū)來(lái)使用。通

常情況下NOR和NAND做為嵌入式文件系統(tǒng)區(qū)的時(shí)候都使用Page模式。Page模

式允許一次讀取多個(gè)字節(jié)，就像硬盤(pán)的最小讀寫(xiě)單位是扇區(qū)一樣，只不過(guò)Flash

的最小讀寫(xiě)單位叫做Page。Page模式下可以加快Flash的讀寫(xiě)速度。由于NAND

Flash只支持Page讀寫(xiě)模式，因此使用NANDFlash做為代碼區(qū)的時(shí)候需要外加

控制電路。當(dāng)前使用NAND做為代碼區(qū)正在成為一種流行的趨勢(shì)（因?yàn)镹ANDFlash

成本更低），主要的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：一是添加仿真電路使得NANDFlash可以

支持隨機(jī)訪問(wèn)；二是增加一個(gè)類(lèi)似硬盤(pán)的引導(dǎo)區(qū)（通常是第一個(gè)Page）,系統(tǒng)

啟動(dòng)的時(shí)候使用引導(dǎo)區(qū)的代碼將全部NAND中的代碼復(fù)制到RAM中執(zhí)行。

當(dāng)然，可以設(shè)想隨著將來(lái)嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)載入內(nèi)存的形式也許

就會(huì)出現(xiàn)了，但是目前嵌入式系統(tǒng)仍然沒(méi)有發(fā)展到這個(gè)地步。更進(jìn)一步，當(dāng)前應(yīng)

用于嵌入式系統(tǒng)的微型硬盤(pán)也已經(jīng)出現(xiàn)了，或許更為復(fù)雜的操作系統(tǒng)也可以應(yīng)用

在嵌入式系統(tǒng)上了。

在這里我們主要介紹的ROM存儲(chǔ)芯片是Flash,嚴(yán)格意義上說(shuō)Flash并不能

稱(chēng)作ROM,因?yàn)镽OM是只讀存儲(chǔ)器（ReadonlyMemory）,而Flash是一種可讀

可寫(xiě)的芯片。但是由于ROM“一次成型、終生不變”的特點(diǎn)，不便于升級(jí)換代，

現(xiàn)在正逐漸的被Flash芯片所取代，但是其功能性的稱(chēng)謂“ROM”還在為大家所

用。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中主要存在用戶數(shù)據(jù)、程序數(shù)據(jù)和代碼三種二進(jìn)制內(nèi)容。用戶

數(shù)據(jù)指用戶文件，程序數(shù)據(jù)是指程序運(yùn)行時(shí)需要修改或使用的非代碼內(nèi)容。下面

將就PC系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)中的這三種二進(jìn)制內(nèi)容做一個(gè)比較，請(qǐng)看下表：

二進(jìn)制形PC系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)

態(tài)

用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，典型的設(shè)備存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，典型的設(shè)備

是硬盤(pán)是Flash存儲(chǔ)芯片

程序數(shù)據(jù)可讀可寫(xiě)的數(shù)據(jù)存放在RAM中；可讀可寫(xiě)的數(shù)據(jù)存放在RAM中；

只讀數(shù)據(jù)存放在硬盤(pán)中，運(yùn)行時(shí)只讀數(shù)據(jù)存放在Flash中，與代

與代碼一起讀入RAM碼存儲(chǔ)在同一個(gè)區(qū)域

代碼存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中的文件里，運(yùn)如果存儲(chǔ)在NORFlash等可隨機(jī)

行時(shí)讀入RAM由CPU執(zhí)行訪問(wèn)的空間中則CPU直接在芯片

中取指令運(yùn)行：如果存儲(chǔ)在NAND

Flash等不能隨機(jī)訪問(wèn)的空間中

則需要讀入RAM中運(yùn)行

關(guān)于程序數(shù)據(jù)的詳細(xì)情況將在編譯器基礎(chǔ)?節(jié)詳細(xì)介紹。

1.3輸出設(shè)備

輸出設(shè)備有很多種，例如顯示器、打印機(jī)，在這里我們主要講一下顯示

設(shè)備。

任何顯示設(shè)備都是點(diǎn)陣式的，至少目前是這樣。還記得初次看見(jiàn)電視里顯示

的人物時(shí)內(nèi)心的驚異，這個(gè)世界竟是如此神奇！后來(lái)知道了，如果我愿意，我

可以買(mǎi)640*480個(gè)燈泡，組成一個(gè)640*480的方陣，然后控制每個(gè)燈泡的亮滅，

我也可以顯示一個(gè)人物。終于懂了，原來(lái)任何的顯示設(shè)備都是基于這個(gè)原理實(shí)

現(xiàn)的。我想關(guān)于這一點(diǎn)我沒(méi)有必要再多說(shuō)什么了，畢竟萬(wàn)變不離其宗嘛。

當(dāng)前流行的顯示設(shè)備有CRT顯示器（也就是電腦上很大個(gè)頭的那種顯示

器），LCD（液晶）等（雖然我在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里用的可以顯示數(shù)字的LED燈也是

顯示設(shè)備，但是他太簡(jiǎn)單了）。CRT顯示器經(jīng)歷了從球形到純平的物理演變，LCD

則經(jīng)歷了從黑白到彩色的變化。按照顯示器每個(gè)點(diǎn)能夠顯示的顏色數(shù)目可以分

為黑白兩色、灰度、8位色、16位色、24位真彩色等顯示設(shè)備。這個(gè)顏色數(shù)目

就是所謂的色深（ColorDepth）,色深越大，每個(gè)點(diǎn)能夠表達(dá)的顏色數(shù)就越多，

這個(gè)點(diǎn)就是“象素”。

在嵌入式系統(tǒng)中主要使用LCD的顯示設(shè)備，LCD會(huì)集成一個(gè)顯示的存儲(chǔ)

空間，在這個(gè)空間中存儲(chǔ)了對(duì)應(yīng)的每個(gè)象素的值。例如16位色的LCD每個(gè)象素

需要由2個(gè)字節(jié)來(lái)表示，如果顯示屏幕的大小是100*100,那么就需要2*100*100

=20000個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間。程序正是通過(guò)更新這個(gè)存儲(chǔ)空間中的內(nèi)容來(lái)控制LCD

的顯示。

衡量LCD顯示效果的還有象素間距，象素間距越小，畫(huà)面就越細(xì)膩，顯示效

果越好。舉個(gè)極端的例子，如果一個(gè)象素是整個(gè)LCD那么大，那就只能看見(jiàn)一

個(gè)象素點(diǎn)的“燈泡”了，也就沒(méi)法顯示圖像了。通過(guò)像素個(gè)數(shù)和每個(gè)點(diǎn)的大小就

可以換算出顯示屏的大小了，例如常用的xx英寸大小的屏幕等等。

1.4輸入設(shè)備

輸入設(shè)備也有很多種，最典型的是鍵盤(pán)和觸摸屏。在這一節(jié)里，我將簡(jiǎn)

單的介紹一下它們的實(shí)現(xiàn)原理。

鍵盤(pán)通常是一個(gè)矩陣式的電路，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，接通電路產(chǎn)生信號(hào),

如圖L3：

1

2

3

A

B

C

圖1.3鍵盤(pán)原理

圖1.3是一個(gè)簡(jiǎn)版的鍵盤(pán)原理圖，圖中任何交叉點(diǎn)的橫向和縱向都未連

通，并假設(shè)只要交叉點(diǎn)連通，則相應(yīng)的行和列就可以連通并發(fā)生狀態(tài)改變。其

中1、2、3和A、B、C連接在控制芯片上，通過(guò)掃描行和列，確定行的A、B、C

是否連通，再掃描列1、2、3是否連通，這樣就可以唯一?確定一個(gè)點(diǎn)是否按下。

千萬(wàn)注意，這只是一個(gè)示意圖，并不是真正的鍵盤(pán)原理圖。

觸摸屏是近來(lái)應(yīng)用越來(lái)越多的輸入器件。典型觸摸屏的工作部分-?般由

三部分組成：兩層透明的阻性導(dǎo)體層、兩層導(dǎo)體之間的隔離層、電極。阻性導(dǎo)

體層選用阻性材料，如錮錫氧化物（ITO）涂在襯底上構(gòu)成，上層襯底用塑料，

下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料?，如聚脂薄膜。電極選用導(dǎo)電性

能極好的材料（如銀粉墨）構(gòu)成。

觸摸屏在工作時(shí)，上下導(dǎo)體層相當(dāng)于電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)某一層電極加上電壓

時(shí)，會(huì)在該網(wǎng)絡(luò)上形成電壓梯度。如有外力使得上下兩層在某一點(diǎn)接觸，則在

電極未加電壓的另一層可以測(cè)得接觸點(diǎn)處的電壓，從而知道接觸點(diǎn)處的坐標(biāo)。比

如，在頂層的電極（X+,X—）上加上電壓，則在頂層導(dǎo)體層上形成電壓梯度，當(dāng)

有外力使得上下兩層在某一點(diǎn)接觸，在底層就可以測(cè)得接觸點(diǎn)處的電壓，再根據(jù)

該電壓與電極（X+）之間的距離關(guān)系，知道該處的X坐標(biāo)。然后，將電壓切換到

底層電極（Y+,Y-）上，并在頂層測(cè)量接觸點(diǎn)處的電壓，從而知道Y坐標(biāo)。通常

有專(zhuān)門(mén)的控制芯片。很顯然，觸摸屏的控制芯片要完成兩件事情：一是完成電

極電壓的切換；二是采集接觸點(diǎn)處的電壓值（即A/D）。雖然還有其他的實(shí)現(xiàn)方

法，我就不贅述了，因?yàn)楸緯?shū)的目的不是講解硬件的原理，而僅僅是讓我們能

夠基本了解它們。

1.5小結(jié)

在這一章里介紹了各種硬件的特性和原理，其中包括了最小系統(tǒng)各種組

件的介紹，為的是防止我們見(jiàn)到這些東西的時(shí)候會(huì)一頭霧水，不知來(lái)由。只要我

們見(jiàn)到這些硬件不再感到神秘，那么這個(gè)基礎(chǔ)就算打好了。

思考題

在PC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬盤(pán)、BIOS、RAM和嵌入式系統(tǒng)中的文件Flash、程

序Flash、RAM之間有什么區(qū)別？它們?cè)谙到y(tǒng)中的作用分別是什么？

第二章軟件基礎(chǔ)

我們正在向我們的軟件王國(guó)進(jìn)發(fā)，千萬(wàn)別急，在這條路上“枯燥”是我

們最大的敵人，不知有多少人在它的面前臣服，但愿您不是其中之一。或許您

覺(jué)得應(yīng)該獲得一些鼓勵(lì)，寫(xiě)一些代碼，能夠看見(jiàn)一些諸如“Hello,World!”之

類(lèi)的信息。非常幸運(yùn)，從這里開(kāi)始您將能夠看見(jiàn)它們了，我會(huì)將部分內(nèi)容使用源

程序的方式向您講解。在這本書(shū)里，我將使用VisualStudio.Net2003的開(kāi)發(fā)

環(huán)境來(lái)執(zhí)行這些測(cè)試程序。建立測(cè)試工程的步驟如下：

1、首先打開(kāi)VisualStudio.Net2003開(kāi)發(fā)環(huán)境，選擇新建項(xiàng)目。如圖

2.1,選擇項(xiàng)目類(lèi)型VisualC++項(xiàng)目/Win32控制臺(tái)項(xiàng)目，選擇路徑，填寫(xiě)測(cè)試程

序名稱(chēng)是Testi,點(diǎn)擊確定按鈕。

2、在Win32應(yīng)用程序向?qū)е薪邮苣J(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊完成按鈕。如圖2.2。

圖2.1建立測(cè)試程序

這樣就完成了一個(gè)測(cè)試用的應(yīng)用程序，在以后的測(cè)試程序中我將不再重

復(fù)這個(gè)步驟。由于我們主要是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上講解，因此在這里創(chuàng)建的是

Win32控制臺(tái)應(yīng)用程序，它使用Windows的命令窗口顯示輸出結(jié)果。不過(guò)請(qǐng)注意,

雖然它使用Windows的命令窗口，但是它是一個(gè)Win32的應(yīng)用程序，而不是DOS

應(yīng)用程序。

在Windows環(huán)境下，應(yīng)用程序分為控制臺(tái)（Console）應(yīng)用程序和窗口應(yīng)

用程序。控制臺(tái)應(yīng)用程序不顯示窗口，其表現(xiàn)形式類(lèi)似于DOS環(huán)境下的應(yīng)用程

序，但是由于它可以調(diào)用Windows的API來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以它是一個(gè)Windows的應(yīng)用

程序而不是DOS應(yīng)用程序。同時(shí)控制臺(tái)應(yīng)用程序可以使用標(biāo)準(zhǔn)C/C++的庫(kù)，這

樣Windows下的控制臺(tái)應(yīng)用程序就和DOS環(huán)境下的C/C++十分的相似了。

在這一部分我們將通過(guò)實(shí)例來(lái)演示一些C語(yǔ)言中較比令人“眩暈”的話

題，期望能夠通過(guò)這些實(shí)例讓您弄明白這些問(wèn)題的本質(zhì)。由于本書(shū)是建立在您

已經(jīng)有一定的C語(yǔ)言基礎(chǔ)之上的，因此主要是針對(duì)C語(yǔ)言中一些較難理解的概念

進(jìn)行講解，畢竟我們不是一本專(zhuān)門(mén)講解C語(yǔ)言的書(shū)籍。在本部分主要講解的內(nèi)

容是指針、結(jié)構(gòu)體、預(yù)處理和函數(shù)，因?yàn)樵谖覀兘酉聛?lái)的行程中必須要充分的理

解它們才能繼續(xù)前進(jìn)。

圖2.2Win32應(yīng)用程序向?qū)?/p>

2.1重溫C語(yǔ)言的指針

指針是一個(gè)精靈，以至于在我們剛剛接觸它的時(shí)候有點(diǎn)不知所措，甚至

有些人懷著敬畏的心情而決心遠(yuǎn)離它！不過(guò)，當(dāng)我們掌握了它的時(shí)候，就會(huì)發(fā)

現(xiàn)它能讓我們隨心所欲。盡管我們?nèi)匀幻媾R著使用不當(dāng)所帶來(lái)的巨大風(fēng)險(xiǎn)，但是

我還是會(huì)義無(wú)反顧的告訴您——一定要使用它。之所以我會(huì)在這里向您發(fā)出這

樣的號(hào)召，絕對(duì)不是因?yàn)槲覍?duì)指針的個(gè)人情感，我和指針也是非親非故，只不過(guò)

是因?yàn)橥高^(guò)它我們不但可以編寫(xiě)出靈活的程序，而且可以窺探到程序的真正世

界——二進(jìn)制世界的秘密。這就讓我們開(kāi)始擁抱它吧！

2.1.1指針的本質(zhì)

指針的本質(zhì)是存儲(chǔ)它所指向存儲(chǔ)空間地址的變量，下面將通過(guò)一個(gè)測(cè)試

程序來(lái)開(kāi)始征服它的旅程。打開(kāi)測(cè)試工程Testi,在Testi.cpp中添加如下代碼:

#include“stdafx.h"

int_tmain(intargc,_TCHAR*argv[1)

(

int?pointer;

intnNumber=100;

pointer=&nNumber;

printf(，z&pointer=0x%xpointer=0x%x*pointer=%d

\n〃，&pointer,pointer,*pointer);

return0;

在這段代碼中，我們定義了一個(gè)int型指針pointer和一個(gè)int變量

nNumber,然后讓pointer指向nNumber。編譯、運(yùn)行生成可執(zhí)行文件，可以看

至I」輸出的&pointer、pointer和*pointer的值如下：

&pointer=0xl2fed4

pointer=0xl2fec8

*pointer=100

"pointer二100是我們知道的，也就是指針指向的內(nèi)存地址的內(nèi)容，我們?cè)?/p>

程序中將pointer指針指向nNumber的地址，那么與nNumber的值相等就不足為

奇了。pointer=1244872這個(gè)值就是指針指向的內(nèi)存地址，是當(dāng)前函數(shù)運(yùn)行中

存儲(chǔ)nNumber的地址。&pointer就是這個(gè)指針變量的地址，由于我們定義了一

個(gè)指針變量，因此，在函數(shù)運(yùn)行時(shí)將會(huì)為這個(gè)變量分配一個(gè)存儲(chǔ)空間，因此這個(gè)

值是有意義的，而且它與pointer的值十分相近。我們可以這樣理解指針，它

是一個(gè)變量（因?yàn)橹羔樢残枰臻g存儲(chǔ)它所指向的地址），這個(gè)變量的值就是一

個(gè)內(nèi)存空間的地址。示意圖如下：

100

?

?

0xl2fec8

0xl2fec8

?

?

0xl2fed4

pointer

nNumber

圖2.3指針示意圖

在上面的代碼中，&pointer是一個(gè)指向指針的指針，這樣的稱(chēng)呼實(shí)在是過(guò)于

繁瑣了，我們就稱(chēng)它為“二重指針”吧。順延的，如果是指向（指針的指針）的

指針我們就叫它“三重指針”。在C語(yǔ)言中，二重指針是一個(gè)非常有用的東西，

很多高階的C語(yǔ)言應(yīng)用都會(huì)使用到它。二重指針的主要作用是做為參數(shù)為一個(gè)

指針變量賦值，在后面的章節(jié)中我們還會(huì)經(jīng)常使用到它。

對(duì)上面的圖2.3作一個(gè)說(shuō)明，pointer和nNumber分別位于兩個(gè)不同的內(nèi)存

區(qū)域，nNumber中存儲(chǔ)的值是100,這是程序中指定的；pointer內(nèi)存儲(chǔ)的值是

0xl2fec8,這個(gè)值正好是nNumber所在的內(nèi)存地址；圖左邊的0xl2fed4是存儲(chǔ)

pointer值的指針變量的地址，我們可以通過(guò)定義一個(gè)二重指針獲得它的內(nèi)容，

在本程序中我們通過(guò)&pointer來(lái)獲得它的內(nèi)容。

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，指針、二重指針、三重指針等等，都是一樣的，從代碼的層

次（我們將在“編譯器基礎(chǔ)”部分詳細(xì)講解軟件的層次問(wèn)題）來(lái)講都是一個(gè)“地

址”型的變量，只不過(guò)使用的時(shí)候會(huì)由編譯器做一下合法性的檢查，目的是為

了防止程序出現(xiàn)錯(cuò)誤；在二進(jìn)制層次來(lái)說(shuō)它們就更加沒(méi)有分別了，都是一個(gè)存

儲(chǔ)內(nèi)容的容器。打個(gè)比方，現(xiàn)在有兩個(gè)盒子，一個(gè)規(guī)定放置籃球，另一個(gè)規(guī)定

放置足球。體現(xiàn)在C語(yǔ)言中這個(gè)“規(guī)定”就是定義了兩個(gè)變量，一個(gè)是int型的，

另一個(gè)是指針型的；這兩個(gè)盒子就是兩塊存儲(chǔ)空間。在現(xiàn)實(shí)生活中“規(guī)定”是

由人來(lái)制定的，在程序中就是由c語(yǔ)言定義的。那么我違反規(guī)定放置籃球的盒子

我放置足球,放置足球的盒子我放置籃球。這是沒(méi)什么問(wèn)題的，不過(guò)會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤,

因?yàn)闀?huì)讓一場(chǎng)足球比賽變成了踢籃球的比賽，讓一場(chǎng)籃球比賽變成了足球投籃的

比賽。同樣的對(duì)于指針和變量的關(guān)系也是，它們的內(nèi)容在二進(jìn)制層次是可以互換

的。但是我們?cè)谶@里要考慮兩件事情，一是這個(gè)錯(cuò)誤發(fā)生的前提條件，這個(gè)錯(cuò)誤

要發(fā)生必須是在球的管理者不知道錯(cuò)的情況下。如果球的管理者知道哪個(gè)盒子放

了籃球哪個(gè)盒子放了足球也不會(huì)出錯(cuò)。體現(xiàn)在程序上，就是增加強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換

來(lái)告訴編譯器“我知道我要在int變量中放置一個(gè)指針的值”。否則編譯器將檢

查到這個(gè)錯(cuò)誤并報(bào)錯(cuò)。二是要考慮“盒子”容量的問(wèn)題，因?yàn)樽闱虮然@球小，

所以互換的時(shí)候不能讓籃球撐壞了足球盒子。在程序中也就是32位的指針變量

不能放到char型變量中去存儲(chǔ)，因?yàn)檫@樣會(huì)丟掉地址信息。

綜上所述，雖然變量的二進(jìn)制本質(zhì)是一樣的，但是在代碼層次要精確控制變

量的類(lèi)型來(lái)避免錯(cuò)誤的發(fā)生。指針也是一個(gè)變量，一個(gè)32位的指針變量也可以

存儲(chǔ)在一個(gè)4字節(jié)的無(wú)符號(hào)整型變量里，前提是我們要知道我們是采用這種方式

來(lái)存儲(chǔ)它們的。

最后使用一個(gè)例子來(lái)做個(gè)演示，新建工程Test2,輸入如下代碼：

#include"stdafx.h"

int_tmain(intargc,_TCHAR*argv[])

{

intnNumber=100;

int"pointer=&nNumber;

unsignedintdwBox;

unsignedshortwBox;

//將指針的值分別賦給無(wú)符號(hào)整型變量

dwBox=(unsignedint)pointer;

wBox=(unsignedshort)pointer;//地址內(nèi)容將被裁減！！！

//輸出Box變量的值，注意wBox與dwBox之間的不同

printf(z/\vBox=0x%xdwBox=0x%x\nz/,wBox,dwBox);

//輸出Box變量指向地址的值,其中*((int*)dwBox)相當(dāng)于*pointer

//此時(shí)不能夠使用*((int*)wBox)輸出值，因?yàn)樗牡刂肥墙?jīng)過(guò)裁減的

printf('*dwBox=%d\n",*((int*)dwBox));

return0;

編譯后運(yùn)行，輸出如下結(jié)果：

wBox=0xfed4dwBox=0xl2fed4

*d\vBox=100

請(qǐng)仔細(xì)體會(huì)上面的代碼，它真正揭示了變量與指針之間微妙的關(guān)系，還有類(lèi)

型轉(zhuǎn)換時(shí)所發(fā)生的數(shù)據(jù)裁減。

2.1.2指針的增減

關(guān)于指針的增減是?個(gè)比較容易讓人迷惑的問(wèn)題，指針本身也是一個(gè)變量，

它里面存儲(chǔ)的是一個(gè)地址，那么這個(gè)變量的自增是將這個(gè)地址值加1嗎？自增操

作和直接加1的操作是?樣的嗎？

為了弄清這個(gè)迷惑，這里我們?cè)赥est2工程中增加一個(gè)Test2T的項(xiàng)目(請(qǐng)

設(shè)置Test2T為啟動(dòng)項(xiàng)目)，然后輸入如下代碼：

Sinclude"stdafx.h〃

typedefstruct_Test2{

charTest2[100];

}Test2;

int_tmain(intargc,_TCHAR*argv[])

(

intnValue=1;

charcValue='A';

Test2sValue;

int*intPtr=&nValue;

char*charPtr=&cValue;

Test2*structPtr=&sValue;

printf(/zInt%dChar%d

Struct%d\n〃，(int)intPtr,(int)charPtr,(int)structPtr);

intPtr++;

charPtr++;

structPtr++;

printf(，zInt%dChar%d

Struct%d\n〃，(int)intPtr,(int)charPtr,(int)structPtr);

intPtr+=1;

charPtr+=1;

structPtr+=1;

printf(z，Int%dChar%d

Struct%d\n〃，(int)intPtr,(int)charPtr,(int)structPtr);

return0;

編譯運(yùn)行輸出的結(jié)果如下：

Int1244884Char1244875Struct1244764

Int1244888Char1244876Struct1244864

Int1244892Char1244877Struct1244964

從這個(gè)結(jié)果中，我們可以看出，指針的加減是與指針?biāo)傅淖兞款?lèi)型有

關(guān)的，它所增加的步數(shù)是所指變量的大小，而且指針的+1和++操作是一樣的。

那么void型的沒(méi)有類(lèi)型的指針怎么處理呢？答案是不處理，編譯器會(huì)通知我們

“未知大小”的錯(cuò)誤而終止程序的生成。

2.2重溫C語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)是C語(yǔ)言中組織不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的一種方式，它將不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型組

織到一個(gè)相鄰的地址空間內(nèi)。每個(gè)定義的結(jié)構(gòu)體變量就是一個(gè)多種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空

間。在這里我們主要講述兒個(gè)相對(duì)“高階”問(wèn)題，之所以在這里加上引號(hào)，是因

為對(duì)于某些傳說(shuō)中的高手來(lái)說(shuō)，這不過(guò)是小菜一碟。

2.2.1結(jié)構(gòu)體變量賦值

我們已經(jīng)習(xí)慣了為結(jié)構(gòu)體變量中的每個(gè)成員賦值，那么我們可以在兩個(gè)

結(jié)構(gòu)體變更之間直接使用“=”號(hào)賦值嗎？答案是肯定的，因?yàn)榫幾g器支持。例

如定義一個(gè)表示矩形的結(jié)構(gòu)體：

typedefstructRectangle{

intx;//左上角x坐標(biāo)

inty;//左上角y坐標(biāo)

intdx;//矩形寬度

intdy;//矩形高度

}Rectangle;

定義兩個(gè)矩形結(jié)構(gòu)體變量并賦值:

RectangleRecti,Rect2;

Recti,x=100;

Recti,y=100;

Recti,dx=100;

Recti,dy=100;

Rect2=Recti;

上面的賦值在C語(yǔ)言中是支持的，編譯器會(huì)將Rect2=Recti中的值轉(zhuǎn)

化成內(nèi)存拷貝的CPU指令來(lái)實(shí)現(xiàn)賦值操作。可以想象，對(duì)于簡(jiǎn)單的變量賦值，CPU

只需要執(zhí)行一個(gè)MOV指令就可以完成了，因此對(duì)于包含多個(gè)簡(jiǎn)單變量的結(jié)構(gòu)體

來(lái)說(shuō)，使用多個(gè)循環(huán)的MOV指令就在情理之中了（在早期16位CPU中，如果對(duì)

一個(gè)32位的int變量執(zhí)行賦值操作都需要兩條MOV指令）。在使用這種賦值方

法的時(shí)候需要注意的是，在這個(gè)結(jié)構(gòu)體變量中最好不要有指針變量，因?yàn)橹羔樧?/p>

量可能在變量1中指向一個(gè)分配的內(nèi)存區(qū)域，當(dāng)變量2通過(guò)賦值操作獲得了這

個(gè)指針值的時(shí)候，有可能這個(gè)指針已經(jīng)釋放了，這樣就導(dǎo)致了空指針情況的發(fā)生,

后果是使用這個(gè)指針的時(shí)候?qū)?huì)導(dǎo)致程序崩潰。舉例說(shuō)明如下：

1、定義一個(gè)包含指針類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體：

typedefstruct_TestStruct{

intnMember;

int*Ptr;

}TestStruct;

2、定義兩個(gè)這種類(lèi)型的變量并采用如下使用方法:

TestStructStructl,Struct2;

Struct1.nMember=100;

Structl.Ptr=(int*)malloc(15*sizeof(int));//分配15個(gè)int變量

的空間

//結(jié)構(gòu)體賦值

Struct2=Structl;//此時(shí)Struct2.Ptr與Structl.Ptr的值相等

if(Structl.Ptr)

(

free(Structl.Ptr);

Strictl.Ptr=NULL;

)

//這里有很復(fù)雜的處理，其中包含了malloc等操作

Struct2.Ptr[0]=2;//錯(cuò)誤的賦值操作，因?yàn)榇藭r(shí)Struct2.Ptr所指向

的內(nèi)容已經(jīng)被釋放了。

對(duì)于程序來(lái)說(shuō)，修改一個(gè)已經(jīng)釋放了空間的內(nèi)存地址內(nèi)容是十分危險(xiǎn)的。當(dāng)

然，如果程序只有上面那么簡(jiǎn)單的話也不會(huì)出現(xiàn)什么嚴(yán)重的問(wèn)題，頂多只是非

法使用了一塊內(nèi)存區(qū)域；但是，如果中間含有復(fù)雜的處理，Struct2.Ptr[0]=2

將修改程序其他部分使用的內(nèi)存區(qū)域，那么這樣就可能會(huì)有莫名其妙的死機(jī)之類(lèi)

的事情發(fā)生了。由于其發(fā)生問(wèn)題的時(shí)間不固定，因此這類(lèi)問(wèn)題調(diào)試起來(lái)也十分的

困難。

2.2.2結(jié)構(gòu)體嵌套

在一個(gè)結(jié)構(gòu)體中可以聲明另一個(gè)結(jié)構(gòu)體，形成結(jié)構(gòu)體嵌套，如果將內(nèi)部

嵌套的子結(jié)構(gòu)體變量放在父結(jié)構(gòu)體的頂部，那么兩個(gè)結(jié)構(gòu)體之間還可以進(jìn)行類(lèi)型

互換。這個(gè)特性為實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言的數(shù)據(jù)封裝提供了一種方法。例如定義如下結(jié)構(gòu)體:

typedefstruct_Point{

intx;

inty;

}Point;

typedefstructRectangle{

PointLeftTop;

intdx;

intdy;

}Rectangle;

由于結(jié)構(gòu)體中Rectangle嵌套了結(jié)構(gòu)體Point,因此如果定義變量Rectangle

Recti則Recti可以轉(zhuǎn)化成Point使用。例如：

RectangleRecti={{100,100),100,100);

Rectangle*pRect=&Rectl;

Point*pPoint=(Point*)&Rectl;

~~如果需要訪問(wèn)這個(gè)矩形的左上角的x坐標(biāo)值可以有兩種方法:—

pRect->LeftTop.x或者pPoint->xoRectangle結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存模式如圖2.4所示:

x

y

dx

dy

Rectangle

Point

圖2.4結(jié)構(gòu)體內(nèi)存模型

從圖2.4可以看出Point是嵌入在Rectangle中的，兩個(gè)結(jié)構(gòu)體的頂端地址

是一樣的，因此他們之間的指針可以互換，并且可以正常操作。

2.3重溫C語(yǔ)言的預(yù)處理

在編譯器編譯源文件之前，會(huì)首先通過(guò)預(yù)處理器來(lái)處理源程序中的預(yù)處

理選項(xiàng)。大名鼎鼎的宏也是預(yù)處理的一?種，預(yù)處理器采用直接替換的方式來(lái)處理

宏，也就是說(shuō)將宏定義的內(nèi)容替換到源文件中之后才開(kāi)始編譯，在每一個(gè)調(diào)用宏

的地方就有一個(gè)宏的替換體。例如定義如下宏：

#defineMAX(a,b)(a>b?a:b)

在程序中使用一次MAX(a,b)對(duì)應(yīng)的預(yù)處理器就把(a>b?a:b)替換

到相應(yīng)的位置，結(jié)果是增加了可執(zhí)行程序的大小(因?yàn)橛衝個(gè)重復(fù)的代碼段)。

如果定義的需要多行的宏，則使用“\”做為行與行之間的連接符，請(qǐng)看下

面的宏定義：

#defineINTI_RECT_VALUE(a,b)\

{\

a=0;\

b=0;\

)

注意最后一行就不再使用“\”了。

除了宏之外還有代碼的選擇編譯也是預(yù)處理器的主要功能之一。在一個(gè)大型

的軟件項(xiàng)目中，有許多功能需要根據(jù)不同的硬件平臺(tái)或者軟件用途來(lái)進(jìn)行選擇，

例如一個(gè)軟件的中文版和英文版，在發(fā)布的時(shí)候就需要使用定義的中文或英文標(biāo)

簽來(lái)決定。

C語(yǔ)言的預(yù)編譯器使用的關(guān)鍵詞和功能描述如下表:

關(guān)鍵詞功能描述

#define用來(lái)進(jìn)行宏和符號(hào)或常量的定義。

Sundef取消通過(guò)#define定義過(guò)的符號(hào)。

#if用來(lái)判斷預(yù)處理?xiàng)l件，需要#endif做為結(jié)束標(biāo)記o相對(duì)應(yīng)的#ifdef和

#ifdefined用來(lái)判斷符號(hào)是否定義；#ifndef和#if[defined()是

判斷符號(hào)是否未定義。

Seise#ifdef>ttifndef的條件分支語(yǔ)句

Sendif#ifdef、#ifndef的條件結(jié)束語(yǔ)句，只要有#if就需要有#endif

Serror無(wú)條件的向預(yù)處理器報(bào)錯(cuò)。通常用在#if…#endif之間，用來(lái)判斷是

否符合編譯條件。例如：

#ifndefENABLE_COMPILE

SerrorDisablecompile

#endif

ttinclude用來(lái)包含文件。通常是用來(lái)包含頭文件，但實(shí)際上它什么文件都可以

包含。它直接將文件的內(nèi)容引入到當(dāng)前的包含文件中，這些包含都是

由預(yù)處理器完成的。

Spragma指定編譯器的參數(shù)，這個(gè)和具體的編譯器有關(guān)。例如有些編譯器支持

startup和exitpragmas,允許用戶指定在程序開(kāi)始和結(jié)束時(shí)執(zhí)行的

函數(shù)。

Spragmastartupload_data

Spragmaexitclose_files

_FILE_預(yù)處理常量，代表當(dāng)前編譯的文件名。例如可以使用如下代碼輸出當(dāng)

前的文件名:printf("Thisfilenameis%s"，—FILE—);

_LINE_預(yù)處理常量，代表當(dāng)前編譯的行數(shù)。例如可以使用如下代碼輸出當(dāng)前

的行數(shù):printf(uCurrentlineis%d"，—LINE—);

_DATE_預(yù)處理常量，代表當(dāng)前編譯的日期。例如可以使用如下代碼輸出當(dāng)前

的編譯日期:printf(^Currentcompiledateis%s”，DATE_);

_TIME_預(yù)處理常量，代表當(dāng)前編譯的時(shí)間。例如可以使用如下代碼輸出當(dāng)前

的編譯時(shí)間:printf("Currentcompiletimeis%s"，—TIME—);

在使井預(yù)處理的時(shí)候需要注意兩件事情：

1、在定義宏或常量時(shí)候盡可能的使用括號(hào)。這是因?yàn)轭A(yù)處理器是將宏和常

量采用直接替換的方式，如果不是用括號(hào)則有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的程序處理。看下面

的代碼：

ttdefineDISPLAY1_HEIGHT320

#defineDISPLAY2_HEIGHT240

#defineDISPLAY_SUMDISPLAY1_HEIGHT+DISPLAY2_HEIGHT

if(DISPLAY_SUM*2>200)

上面的判斷語(yǔ)句的真實(shí)想法是如果顯示高度之和的2倍大于200則進(jìn)行相應(yīng)

的處理。而實(shí)際上進(jìn)行預(yù)處理后上面的代碼變成了if(DISPLAY1JEIGHT+

DISPLAY2_HEIGHT*2)也就是if(320+240*2),這與我們期望的值相差太遠(yuǎn)了。因

此在定義防時(shí)候最好加上括號(hào)，這樣就不會(huì)出問(wèn)題了。

2、在使用宏的時(shí)候必須不能出現(xiàn)參數(shù)變化。請(qǐng)看下面的代碼：

#defineSQUARE(a)((a)*(a))

inta=2;

intb;

b=SQUARE(a++);//結(jié)果：a=4,即執(zhí)行了兩次增1。

正確的用法是：

b=SQUARE(a);

a++;〃結(jié)果：a=3,即只執(zhí)行了一次增1。

2.4重溫C語(yǔ)言的函數(shù)

理論上我們可以只使用一個(gè)main函數(shù)，因?yàn)椴还芏嗌俪绦蛭覀兌伎梢跃?/p>

寫(xiě)在一個(gè)main里面。但是您能設(shè)想有一個(gè)10萬(wàn)行的main函數(shù)嗎？所以我們不

得不把程序分成各個(gè)模塊，不但要分成函數(shù)，而且還要將不同類(lèi)型的函數(shù)放在不

同的文件中。就我的經(jīng)驗(yàn)而言，通常程序多于200行的時(shí)候應(yīng)該考慮分成函數(shù),

而一個(gè)文件中的總共代碼最好不要超過(guò)5ooo行。多了就不利于調(diào)試和閱讀。當(dāng)

然，這些內(nèi)容只是為了增強(qiáng)代碼的可讀性和易管理性的問(wèn)題，但是您也要知道,

軟件在達(dá)到一定規(guī)模后就不單單是技術(shù)問(wèn)題了，還有管理的問(wèn)題。

2.4.1形參和實(shí)參

直到現(xiàn)在我還我還記得在我初學(xué)C語(yǔ)言的時(shí)候形參和實(shí)參給我?guī)?lái)的困惑，

我期望能夠用非常簡(jiǎn)單明了的語(yǔ)言來(lái)描述它們，讓我們來(lái)試試吧！

形參：在函數(shù)定義的時(shí)候使用的參數(shù)叫做形參。

實(shí)參：在使用函數(shù)的時(shí)候傳遞的參數(shù)叫做實(shí)參。

舉例說(shuō)明：

intadd(inta,intb)//這里是函數(shù)的定義，a,b都屬于形參

(

//這里全部都是函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

return(a+b);

)

上面的函數(shù)展示了一個(gè)函數(shù)的各個(gè)部分——定義和實(shí)現(xiàn)，在函數(shù)定義里

的a和b都是形參，在函數(shù)的實(shí)現(xiàn)體內(nèi)，也就是a+b,中的a和b是實(shí)參的替身。

這里是最容易讓人困惑的地方，看一個(gè)例子吧，假設(shè)有一個(gè)函數(shù)calc需要調(diào)用

add函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)加法的運(yùn)算功能：

intcalc(intcalctype,intpl,intp2)//calctype、pl和p2都

是形參

(

if(calctype==1)

(

returnadd(pl,p2);〃在這里的pl和p2是形參還是實(shí)參？

)

return0;

)

根據(jù)我們對(duì)形參和實(shí)參的定義，Pl和p2對(duì)于calc函數(shù)來(lái)說(shuō)是形參，但是對(duì)

于add函數(shù)來(lái)說(shuō)是實(shí)參。哦，恍然大悟了沒(méi)有？對(duì)于判斷到底是實(shí)參還是形參

是有參考坐標(biāo)的。同樣的此時(shí)在函數(shù)add內(nèi)部a+b等同于pl+p2,因此說(shuō)在函數(shù)

的實(shí)現(xiàn)體內(nèi)形參(形式上的參數(shù))是調(diào)用時(shí)實(shí)參(實(shí)際上的參數(shù))的替身。相

當(dāng)于形參為實(shí)參占了一個(gè)位子，使用函數(shù)的時(shí)候?qū)崊⒕妥诹诉@個(gè)位子上。

如果您理解了上面的內(nèi)容，那么在使用函數(shù)的時(shí)候就再也沒(méi)有必要糾纏于實(shí)

參和形參了，因?yàn)樗鼈兒掀饋?lái)完成了一個(gè)參數(shù)的傳遞過(guò)程。調(diào)用函數(shù)的時(shí)候，

按照形參的類(lèi)型傳遞相應(yīng)的變量就可以了。形參和實(shí)參只是一個(gè)概念上的區(qū)分，

在實(shí)際的二進(jìn)制層次并沒(méi)有這個(gè)概念，因此我們不要過(guò)分拘泥于此，理解了就

好。

2.4.2宏與函數(shù)的比較

對(duì)于一個(gè)初級(jí)的程序員來(lái)說(shuō)，什么時(shí)候使用宏，什么時(shí)候使用函數(shù)還是

有些暈的，這里我也順帶的提一下吧。從前面可以知道，當(dāng)預(yù)處理器遇到宏的

引用時(shí)，都是將它用宏語(yǔ)句進(jìn)行替換。因此，在每一個(gè)宏引用的地方都會(huì)增加相

應(yīng)的宏代碼，結(jié)果就是使得編譯后的代碼加大。而函數(shù)則是直接調(diào)用函數(shù)的代

碼，不會(huì)增加編譯后的代碼大小。不過(guò)使用函數(shù)的缺點(diǎn)是在函數(shù)調(diào)用的時(shí)候會(huì)增

加?些額外的處理，這使得執(zhí)行函數(shù)的時(shí)間比相應(yīng)的宏代碼的執(zhí)行時(shí)間要長(zhǎng)一

些。因此如果在需要高效率的時(shí)候就應(yīng)該使用宏，如果需要程序變得更小則使用

函數(shù)。關(guān)于函數(shù)的額外處理部分的信息將在下一節(jié)編譯器基礎(chǔ)中進(jìn)行介紹，到

那個(gè)時(shí)候我們就會(huì)對(duì)函數(shù)是如何執(zhí)行的問(wèn)題有一個(gè)全面的了解了。

2.4.3函數(shù)指針

還記得指針嗎？什么，忘了！對(duì)您豎起我的大拇指，恭喜您已經(jīng)修成正

果了，因?yàn)樵谀难劾镆呀?jīng)沒(méi)有了對(duì)指針特別的概念。還記得我們?cè)诮榻B指針

的時(shí)候說(shuō)的嗎，指針就是一種變量。那么函數(shù)呢？其實(shí)每個(gè)函數(shù)也是一樣，每個(gè)

函數(shù)名就是一個(gè)函數(shù)的首地址，因此我們也可以定義一個(gè)指針變量來(lái)存儲(chǔ)它，

這個(gè)就是函數(shù)指針——指向一個(gè)函數(shù)的指針。這一節(jié)將讓您從另一個(gè)深度上加深

對(duì)指針的認(rèn)識(shí)。

函數(shù)指針在多任務(wù)的操作系統(tǒng)環(huán)境下是十分有用的。在多任務(wù)操作系統(tǒng)

環(huán)境下，由于牽涉到多個(gè)任務(wù)之間的交互，因此通常使用函數(shù)指針的形式將一

個(gè)函數(shù)做為參數(shù)傳遞給另一個(gè)任務(wù)，以便于當(dāng)另一個(gè)任務(wù)完成操作之后可以調(diào)用

當(dāng)前任務(wù)的函數(shù)通知狀態(tài)。這個(gè)由“另一個(gè)任務(wù)”調(diào)用的函數(shù)就是大名鼎鼎的

回調(diào)(Callback)函數(shù)，這個(gè)回調(diào)函數(shù)的傳遞就是通過(guò)函數(shù)指針這個(gè)載體實(shí)現(xiàn)的。

回調(diào)函數(shù)還常用在定時(shí)服務(wù)的程序里，在設(shè)置一個(gè)定時(shí)器的時(shí)候我們會(huì)指定一

個(gè)回調(diào)函數(shù)，用來(lái)在到達(dá)定時(shí)時(shí)間的時(shí)候調(diào)用以做出相應(yīng)的處理。

通常情況下使用如下方式定義一個(gè)函數(shù)指針類(lèi)型：

typedefint(*FunctionType)(intparam1,intparam2);

FunctionTypepFunction;

使用的時(shí)候可以為pFunction賦值，在這里FunctionType的函數(shù)類(lèi)型與

我們上面的add函數(shù)的形式相同，因此我們可以改用下面的代碼來(lái)調(diào)用add函數(shù):

intnResult;

FunctionTypepAddFunc=add;

nResult=pAddFunc(1,2);//返回的結(jié)果是3

在這里之所以使用typedef來(lái)定義一個(gè)類(lèi)型是為了保持在C語(yǔ)言環(huán)境下

的函數(shù)調(diào)用一致。為了更好的理解函數(shù)指針，我將使用一個(gè)void型的函數(shù)指針

來(lái)傳遞這個(gè)函數(shù)。打開(kāi)VisualStudio2003.Net,新建VC控制臺(tái)工程Test3

(請(qǐng)參考前面Testi的創(chuàng)建過(guò)程)，輸入如下代碼：

Sinclude"stdafx.h"

typedefint(*FunctionType)(intparam1,intparam2);

intadd(inta,intb)

(

return(a+b);

)

int_tmain(intargc,_TCHAR*argv[])

(

intnResult;

void*pVoid=add;//通過(guò)Void型的指針傳遞函數(shù)指針

nResult=((FunctionType)pVoid)(1,2);

printf(，zResultis%d\n/z,nResult,0,0);

return0;

編譯鏈接運(yùn)行，可以看見(jiàn)輸出結(jié)果是3。

從上面的例子可以看出，一個(gè)函數(shù)名其實(shí)就是一個(gè)地址，可以直接賦值給指

針，并且通過(guò)指針類(lèi)型的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)的調(diào)用。進(jìn)一步，如果FunctionType

類(lèi)型與函數(shù)add之間的參數(shù)和返回值不一樣可以嗎？還是讓事實(shí)說(shuō)話吧，將上面

的程序修改成如下樣式：

Sinclude"stdafx.h〃

typedefint(*FunctionType)(intparam1);

intadd(inta,intb)

(

return(a+b);

int_tmain(intargc,_TCHAR*argv[])

(

intnResult;

void*pVoid=add;//通過(guò)Void型的指針傳遞函數(shù)指針

nResult=((FunctionType)pVoid)(1);

printf(z，Resultis%d\n/z,nResult,0,0);

return0;

編譯鏈接，可以通過(guò)。運(yùn)行，輸出結(jié)果是2012749654,好大的數(shù)字！

從上面的代碼情況看出，程序是可以運(yùn)行的，只不過(guò)輸出的結(jié)果不對(duì)。這是

因?yàn)閍dd需要兩個(gè)參數(shù)，而我們調(diào)用的時(shí)候卻只有一個(gè)參數(shù)。那么另一個(gè)參數(shù)

是什么呢？答案是一個(gè)隨機(jī)數(shù)。前面我們說(shuō)過(guò)，函數(shù)中會(huì)通過(guò)形參為實(shí)參留個(gè)

“位子”，那么現(xiàn)在有兩個(gè)“位子”卻只用了一個(gè)，那么可以預(yù)見(jiàn)的，這個(gè)空

的位子中就是一個(gè)隨機(jī)數(shù)了。

如果到現(xiàn)在為止，您對(duì)這個(gè)例子還不是很明白的話，請(qǐng)您一定要再重新體會(huì)

一下，因?yàn)檫@部分的內(nèi)容對(duì)于您理解程序會(huì)有很大的幫助。

2.4.4不要使用結(jié)構(gòu)體或數(shù)組做為函數(shù)的參數(shù)

在前面講解函數(shù)參數(shù)的時(shí)候我們?cè)?jīng)提到過(guò)，函數(shù)會(huì)通過(guò)聲明的形參為實(shí)參

留“位子”，那么這是一個(gè)多大的“位子”呢？答案是和形參的數(shù)據(jù)類(lèi)型的大

小一樣，而且這個(gè)位子是存放在系統(tǒng)的堆棧中的。結(jié)果是參數(shù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型越大，

需要的堆棧空間就越大，這對(duì)于內(nèi)存空間很小的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是很不利的。而且在

進(jìn)行實(shí)參傳遞的時(shí)候還需要將實(shí)參的內(nèi)容拷貝到對(duì)應(yīng)的“位子”中，因此就增加

了很多的調(diào)用函數(shù)時(shí)的額外處理。(這里稱(chēng)呼成堆棧，實(shí)際上應(yīng)該是“棧”，

因?yàn)槲覀兡壳傲?xí)慣于稱(chēng)呼‘'棧"為堆棧。“堆”通常指的是一個(gè)使用malloc等

函數(shù)分配的內(nèi)存空間。)

基于上述原因，推薦不直接使用大的結(jié)構(gòu)體或數(shù)組做為函數(shù)的參數(shù)，請(qǐng)