取地址操作符触发的对编程语言数据传输/读写哲思

C语言取地址操作符触发的对编程语言数据传输/读写哲思

2015-04-14  青岛  张俊浩

2025-11 北京 修正之前混淆读写认知，同时用更贴近底层硬件但又简单美的方式表述

今天在论坛贴吧看到关于C语言操作符/取地址符"&"的问题，因为之前自己学C语言时也遇到这个问题，触发了许多关于编程语言、计算机底层硬件机制的思考，就整理一下思路回帖，也顺便整理成一篇博客~

问题如下：

int a;
scanf("%d",&a);
我们老师讲，&是取地址符，但是我就奇怪，为什么叫取地址？地址不是形容一个事物在哪吗？
我们明明是想知道a是多少，而不是说它在哪，我输个10，a就是10了呀。

额，个人感觉C语言是门很"硬"的语言，因为它相对其他高级语言更接近硬件底层，而相对于机器指令汇编又跳出了繁琐的底层处理器指令编程。
无法理解"&"或者说"地址"、"取地址"，是因为你站在高级（自然语言）语言的层面，而不是机器本身。任何变量都是数据，数据就会在硬件机器上有他的存储空间，存储空间有对应的位置，来方便我们操作这个存储空间，比如存储设备，内存，内存空间，内存地址。
这里我们定义了变量a,比如int a; 实际上是预留了一个存储空间，存储空间有相应的位置/地址，我们用符号"a"来指代，我们编译高级语言的时候，编译器会把我们所以对变量a的操作，转化为对相应存储空间的操作。

对一块存储空间本质上有两种操作：读、写，或者称输出、输入。读写操作本质对应着数据传输的过程：从源到目的，源=》目地。

"=" vs "f"

1.简单的数据传输过程：操作符"="

高级语言中用操作符"="表示数据的读写、传输过程，是数据的从一个存储空间向另一个存储空间传输的过程，或者说数据从源存储空间读出，写入目的存储空间。我们一般用操作符"="表示数据传输的过程，表示读出写入操作。操作符"="操作的对象：右侧为数据源，读操作的操作对象，一般称为右值，左侧为数据目的存储空间，写操作的操作对象，一般称为左值。

比如：

1.1 a = 1; //内存地址的指代符号a在操作符"="的左侧，a称为左值，是写操作的目地地址，表示是往目的地址a的存储空间写数据；这里源数据是一个立即数，立即数一般存储在指令中；本条代码指令做的数据传输/读写操作：把从指令中解码后的立即数"1"写入目的地址a对应的存储空间；

1.2 b = a; //内存地址的指代符号a在操作符=的右侧，a称为右值，是读操作的数据源；内存地址的指代符号b在操作符=的左侧，b称为左值，是写操作的目的地址；这条代码指令做的数据传输/读写操作：从源地址a所对应的存储空间读出数据，写入目的地址b所对应的存储空间。

2. 复杂的数据处理、传输过程：封装成函数::f

数据往往不只是简单的传输，从源地址存储空间读取/获得的输入数据，一般需要做一定处理之后，再写入/输出目的存储空间。

这些复杂/多样/具体的数据传输、处理过程就不能用简单的数据传输符号"="来表示，计算机编程语言把这个过程封装为f/函数/方法/算法/算子：函数接收数据，处理数据，输出处理后的数据。

或者数学式更简洁的表述：

y = f(x)

x::读::输入数据 =》f::函数::算法::处理数据 =》y::写::输出数据

或者伪代码式表述：

输出 函数 (输入) {

        算法具体实现：处理数据

}
 

2.1 函数做读出/输入操作时

把要传输的数据的源地址传递给函数即可，函数会从源地址读取数据，传递给函数处理。变量名即地址，如果想从变量名所指代的地址空间读数据传入函数，直接传变量名即可。

以printf为例：

printf("%d", a); //prinf函数的作用是从源地址/输入地址存储空间读取数据，然后往标准输出stdout输出，函数传入的数据（除了格式化字符串）是一个源存储空间的地址；变量名a即地址，从变量名a所指代的地址空间读取数据传入函数，所以直接传变量名即可。

2.2 函数做写入/输出操作时

2.2.1 y = f(x)：y即函数f返回数据要写入的地址

2.2.2 或者把要写入的地址传给函数f

以本篇博客最开始讨论的函数scanf为例，关于C语言地址、取地址运算符"&"

scanf("%d",&a)：

scanf函数的作用是把从标准输入stdin获得的数据格式化后写入一个目的存储空间，函数传入的数据（除了格式化字符串）是一个目地存储空间的地址；

&a作为scanf函数的输入数据，&a是什么？&a其实就是符号a所指代的内存地址，"&"操作符是为了获得存储空间地址a，把存储空间地址a传给scanf函数，让scanf函数往地址a所指向目的存储空间写数据；如果不加操作符号 "&"，就会把存储空间a（这里把存储空间与存储存储空间地址简化等同）存储的数值，误当成要写入内存地址，传给scanf函数，造成的后果是scanf函数试图把从标准输获得数据往错误的地址对应的存储空间写，而非地址a指向的存储空间，近一步会触发内存越界、段错误，即便不发生错误，也非我们想要的数据正确写入的地址。

当然如果想了解=、函数数据的传递更底层的细节，需要具体到代码、硬件视角的话，需要了解栈帧，寄存器，需要了解编译过程，需要看编译后的汇编代码，ELF、机器指令，处理器硬件架构设计，梁晓晖译《汇编语言：基于Linux环境》、马朝晖译《汇编语言程序设计》、《程序员的自我修养》是不错的自我修养进阶。