C/C++之前的编程语言是否有指针？

Question

旧语言（如Fortran（Fortran-90之前的版本）、cobol或pascal）中是否有指针使用？如果没有，那这些语言是如何实现指针在今天高级语言中所使用的功能的呢？

而且由于Java中不存在指针，是否有其他方式来复制指针所完成的工作呢？

- NEO

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Pascal确实有指针，类似于p^，你可以通过数组和索引完成所有操作。无法抵制，所以进行编辑：正如所有真正的程序员所知道的那样，唯一有用的数据结构是数组。字符串、列表、结构体、集合——这些都是数组的特例，可以同样轻松地进行处理，而不会在编程语言中引入各种复杂性。高级数据类型最糟糕的事情就是你必须声明它们。 - bestsss

@Lundin，当然可以处理单独的字节/单词/块，它们只是乱序的。想象一下，如果你需要contains(xxx)或hash()/sum()，你不必按顺序连续访问数组以获得正确的结果。链接属性只有在需要数据排序时才有趣（虽然这是通常情况，但仍然如此）。关键是：即使没有排序索引，数组仍然很有用。至于数组的定义：我想它对于一个RP来说可能太狭窄了 :) - bestsss

@Lundin：希望你能够实现一个基于数组的链表，因为你的整个内存空间就是由字节数组构成的。 - Ben Voigt

@Ben 数组是编程中用于分配相邻内存的多个对象的定义。按定义，可以对其进行索引。您的原始程序内存不是任何高级语言的直接组成部分。CPU的内存映射可能也不包含相邻的项目，它们可能在内存空间的任何位置分配，其中间有非法地址。此外，物理内存单元/银行通常不允许跨越它们分配对象。还有对齐问题。最后还有堆，其中对象可以被分段分配，然后按定义不是数组。 - Lundin

@Lundin：你并没有帮助自己的情况。在具有多通道内存控制器的现代系统上，任何大于通道宽度的对象都可以跨多个银行进行分段（为了提高速度而进行分段）。这使用了多个银行、多个电路、多个其他东西。 - Ben Voigt

Answer 1

Algol 68有类似于C/C++指针的引用。

Pascal有指针，但不能对其进行算术运算。

PL/I有指针。

在FORTRAN和COBOL中，你大多数情况下都没有像语言中写的动态分配这样的东西。我曾经在FORTRAN中编写过一些使用数组的链表代码，其中数组索引作为“下一个”项的链接（即x[1]是数据项，x[2]是其链接到下一个数据项，x[3]是另一个数据项，依此类推）。称之为“笨拙”几乎是过于慷慨了。

- Jerry Coffin

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我在大学里上的数据结构课是用Fortran 77教授的，我们使用数组来实现列表、栈和树结构。虽然不太有趣，但那时我们都不想碰C语言（我们的程序刚从Pascal转换过来，而且没有任何教授或助教有足够的C语言经验来正确地教授它）。 - John Bode

@Jerry：这有什么“笨拙”的？去掉数组的强类型，增加数组以填充虚拟内存，你剩下的就是一个“普通”的链表。 - Ben Voigt

@John，真遗憾，你破坏了它 x.x - bestsss

@Ben Voigt：这完全是真的，但使用起来仍然很笨拙。 - Jerry Coffin

@Jerry：我认为实现相同功能的更合理的方法是 x[1] 是一个数据项，x[x[1]] 是下一个项，x[x[x[1]]] 是第三个项。我认为这就是FAT文件系统查找簇链的方式。 - Ben Voigt

Answer 2

BCPL中有构造 a*[b]（在我们的实现中可以简化为 a!b，这是一个运行在3B2 UNIX系统上的6809嵌入式系统编译器），它相当于C语言中的 a[b]。当然，BCPL只有单词的概念，没有C语言中更多的结构等功能。

a!b 是从单词地址偏移的单词偏移量，但我们使用的实现还提供了选项，可以从单词地址的字节偏移 a!%b 和从字节地址的字节偏移 a%%b。

- paxdiablo

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你确定你没有把BCPL和其他语言混淆了吗？根据我手头的Richards' BCPL手册，可以通过v*[42]访问向量的元素。 - Christoph

有趣的是，@Christoph，a!b 在我们的实现中也必须是一个扩展（就像 !% 和 %% 一样）。因为那是我唯一使用过的 BCPL，所以我认为它是基本语言的一部分。已调整答案以反映这一点。 - paxdiablo

您可以在http://www.fh-jena.de/~kleine/history/找到BCPL（以及其他语言）参考手册的PDF版本；网络上还有另一个PDF版本-然而，该版本已经被OCR处理过，导致一些混淆和有时微妙的错误（Rvalue <-> Lvalue）。 - Christoph

Answer 3

指针所代表的功能自计算机机器语言诞生以来就一直存在，因此编程语言始终允许某种形式的访问功能，即使不像指针那样普遍。我记得曾经咨询过将一些K&R C代码移植到Fortran 66的工作。C代码中充满了指向结构体的指针，这在Fortran 66中没有任何特性可以很好地映射。

假设C代码有以下结构体：

struct datastruct { int ival; float fval; } data[100];

Fortran映射使用了一个公共块（我不确定格式是否正确，我的Fortran 66已经非常陈旧）：

COMMON /DATASTRUCT/ IVAL(100), FVAL(100)

C中的一个函数只需要接收一个指向结构体的指针，无需知道该结构体是来自数组还是malloc'ed或其他什么：

float func(struct datastruct *sp) { return sp->ival * sp->fval; }

当映射到Fortran 66时，“结构体”都只是包含在公共块中的数组索引：

FUNCTION FUNC(INDEX)
COMMON /DATASTRUCT/ IVAL(100), FVAL(100)
RETURN IVAL(INDEX) * FVAL(INDEX)

虽然不像指针那样优雅，但在当年的CDC 7600上完成了工作。

- dsmccoy

Answer 4

不要忘记 ADA（和 VHDL）的访问类型。汇编和（哇）机器代码支持间接寻址，尽管没有指针类型，但一切都在使用中。

- Ben Voigt

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汇编和（惊讶）机器码支持间接寻址，这让我想起了6502，其中“指针”在代码中是通过绝对索引来实现的，因为零页+Y间接寻址受限（由于可用字节非常少）。 - bestsss

Answer 5

在这些编程语言中，可以通过引用或值传递参数给函数。通过引用传递参数意味着将指针传递给该函数。现代语言如C#和Visual Basic也采用了这种方式。

- BlackBear

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引用不允许进行任何指针算术运算。引用最好被描述为指针的有限子集。顺便说一句，Visual Basic不是现代语言。 - Lundin

@Lundin: 这基本上是将 C++ 指针和引用的实现作为这些术语本身的定义。Pascal 指针不支持算术运算。Algol 68 中的引用与 C++ 指针比起来更接近于 C++ 引用。 - Jerry Coffin

可能只是定义的问题，因为现代语言（如C#和Java）与C++使用引用的方式相同。 - Lundin

@Lundin：不，它们不能。C++引用无法重新绑定。C#和Java中的引用可以重新绑定。 - Ben Voigt

标准/经典的Pascal不支持，几乎所有32/64位生产编译器都支持。 - Marco van de Voort

Answer 6

Lisp是一种在1950年代发明的语言，具有指针。实际上，在Lisp中，指针是数据管理的核心。"Lisp"是"List Processor"的缩写，而列表是（也是）Lisp中的链接列表。这可能是最早使用指针作为构建块的语言之一。

在大多数Lisp方言中，列表元素由两个项目组成。一个是原始数据元素，如数字，或指向此元素的最年长子项的指针。第二个元素是指向此元素的下一个兄弟的指针。可以从这些元素构建任意复杂度的树形或图形结构。

Lisp的第一个实现都具有自动垃圾收集功能。

- Walter Mitty