图灵汇官网

近日，周立功教授公开了他的心血之作《程序设计与数据结构》。该书的电子版已无偿分享给电子工程师和高校群体。周教授授权我们对本书内容进行连载。

在软件开发过程中，理解和描述问题域是一项重要的思维活动。开发人员通常借助熟悉的自然语言进行思考，而最终的实现则需要用计算机能理解的编程语言来描述。然而，自然语言和编程语言之间存在着显著的差异，这被称为“语言的鸿沟”。这意味着开发人员需要跨越这种鸿沟，将思维语言转化为描述语言，以便机器能够理解和执行。

学习和开发成本高的主要原因在于理解上的困难，因此建立一种通用语言至关重要。这种通用语言不仅是沟通工具，也是自我思维训练和建立逻辑推理的有效手段。

变量和指针

2016年初，几位朋友请求我帮助他们教孩子编程。最初的教学从变量的基本概念开始，比如： c int iNum = 0x64; 这段代码包含三个关键部分：变量类型int、变量名iNum和变量值0x64。随后，编写了一个简单的程序，详见程序清单 1.1。

程序清单 1.1 输出变量的地址和值

```c

include

int main(int argc, char *argv[]) { int iNum = 0x64; printf("%x, %xn", &iNum, iNum); return 0; } ```

通过运行结果可以看到，0x64存储在0x22FF74内存单元中。尽管&iNum提供了变量的地址，但&iNum本身是一个较为抽象的概念。当我们将地址形象地称为“指针”时，就可以通过指针找到对应的内存单元。因此，词汇表中新增了“指针”这一概念，例如： c int iNum = 0x64; int *ptr = &iNum; 现在，词汇表中又增加了一个新成员——指针变量ptr，它指向int类型的变量。理解指针的一个有效方法是绘制图表，详见图 1.1。

图 1.1 变量与指针

进一步讨论，既然&iNum可以找到iNum的值，那么如何存储&iNum呢？定义一个存放指针&iNum的变量。例如： c int iNum = 0x64; int *ptr = &iNum; 此时，词汇表中增加了新的成员——指针变量ptr，它指向int类型的变量。如果进一步扩展，可以定义一个指向指针变量ptr的指针，即双重指针。例如： c typedef int *PTR_INT; PTR_INT *pPtr = &ptr; 其中，pPtr是指向PTR_INT类型的指针变量，PTR_INT的类型为int *，因此pPtr是指向int **的指针变量。

数组

假设声明如下： c int a[2]; 许多人可能会认为a是数组首元素的指针。事实上，数组的类型属于构造类型，需要从不同的角度进行分析。数组名a在声明时、表达式中以及作为&和sizeof操作数时都有不同的含义。

在表达式中，数组名a被解释为指向数组首元素的指针，即a == &a[0]。当a作为&操作数时，&a是指向数组的指针。此外，通过指针运算规则，a + i等于&a[i]。

数组的类型为int [2]，因此&a是指向int [2]数组类型的指针，简称数组指针。其类型为int (*)[2]，即指向int [2]的指针类型。这种类型约定是为了避免歧义，确保编译器能够正确解析。

迭代器与泛型函数

为了实现更通用的功能，例如在一个数组中查找特定值，可以使用迭代器。一个通用的查找函数原型如下： c int *findValue(int *begin, int *end, int value); 这个函数可以在指定范围内查找值，并返回指向第一个匹配元素的指针。为了使该函数适用于多种数据结构，可以使用迭代器变量表示操作范围。迭代器的基本思想是存储数组中某个元素的位置，从而能够遍历该位置的元素。

为了实现更灵活的机制，可以使用模板函数。模板函数在实现任何地方都不会受限于特定类型，编译器会自动确定数据类型。例如： c template <typename Item> Item max(Item a, Item b) { if (a > b) return a; else return b; } 这种模板函数可以处理多种数据类型，提高了代码的灵活性和通用性。

由此可见，C语言有其独特的优势，但C++提供了更大的灵活性和功能。嵌入式系统软件的开发不仅可以用C语言，也可以使用C++。

希望这些内容对你有所帮助！