在写完《长字符串处理》以后，好长时间也没想到写什么内容好，前几天发现好像没有介绍过指针，那么今天我们的教程重点是介绍CODESYS中指针的使用。指针可以说算是C语言的精髓之一，有很多的优点和方便之处，但是同时也是个超级大坑（优点和缺点从来都是一体两面的~~）。在绝大部分时候，指针属于那种完全可以不用的类型，但是了解一下总是好的（就是喜欢学一些奇奇怪怪的用不着的知识😊）。本次教程对指针的基本概念、类型及使用方式，还有CODESYS的绝对地址映射做一下简单的介绍。
一、什么是指针
指针就是存储对象的内存地址的变量。内存地址就是内存的编号。如果把内存空间比喻成一家酒店，那么内存地址就是房间号。数据是存储在内存中的，住酒店的客人是住在一个个房间里面一样。取数据的指针就是取数据的地址，也就是酒店的房间号。
在CODESYS里面是地址是可以用类似%MWx(x=0~n)来表示。例如：
%MW10 := 123;
数据123存储在内存地址%MW10处，10就是地址。如果定义一个指针指向10，那么就可以理解为这个指针的值就是10。W表示的WORD类型，就是指针指向的地址的空间大小，类似与酒店房间的不同类型，如标准间、大床房、总体套房等等。
指针和数组一样，也是一种变量类型，因此需要先定义后使用。在CODESYS中，指针的定义方式如下：
pa : POINTER TO INT;
a : INT := 1;
pa:=ADR(a)；
变量pa 定义了一个指向 INT类型的指针。POINTER TO 是定义指针的关键字，INT是指向的数据类型。
二、指针的类型及定义
1. Pointer to
指针的声明格式如下：
<pointer name>: POINTER TO <data type | data unit type | function block>;
在CODESYS中，指针是一个DWORD类型的值（不区分32位还是64位平台）。
取值操作符^：获取指针指向对象的内容。如上图中，P1为变量D1的地址，而P1^为D1的值。
注意：由于I/O的具有访问限制，因此定义指向I/O的指针以后，在代码生成时编译器会提示"<pointer name >不是一个有效的赋值目标"。如果需要对I/O值进行操作，可以先将I/O值拷贝到自己定义的变量中，再进行指针操作。
2.指针的索引访问
CODESYS允许通过索引操作符[]来访问指针指向的变量类型，例如以前教程中提到的字符串STRING类型可以通过[]访问字符串中的单个字符。
指针所指向的变量类型决定了操作符[]的索引移动长度，例如
pInt : ARRAY[0..10] OF INT;
pInt[i]实际上是地址(pInt+ i * SIZEOF(INT))指向的值。
即索引i改变时，地址偏移的长度与数据类型INT长度相关。
对于STRING类型，由于单个字符的存储类型是BYTE，因此通过指针索引访问时返回的值是一个SINT类型，即字符的ASCII码。
str : STRING:='CODESYS';
str[1]的值为79，即字符'C'的ASCII码。
对于WSTRING类型，其单个字符类型为WORD，因此通过指针索引访问时返回的值是一个INT类型，即字符的UNICODE码。
3.取地址操作符ADR
ADR()用于获取变量的地址。
与CoDeSys V2.3不同，您可以将ADR运算符与函数名称、程序名称、函数块名称和方法名称一起使用。因此，ADR取代了INDEXOF运算符。
使用函数指针时，可以将函数指针传递给外部库，但不能从CODESYS中调用函数指针。若要启用系统调用（运行时系统），必须为函数对象设置相应的对象属性（"构建"选项卡）。这句话的意思是函数指针是给CODESYS调用外部实现的函数功能的，在CODESYS内部不能使用函数指针调用内部函数。另外在使用系统调用功能调用外部命令时，需要预先设置调用对象的属性（我的理解大概是这样，忍不住要吐槽一下CODESYS的帮助文档，看不懂啊看不懂~~~☹）。
注意：
（1）不能用于给常量取地址。例如，ADR(9)会报C0131错误。
（2）使用在线更改时，地址的内容可能会发生变化。因此，指针变量可能指向无效的内存区域。为了避免出现问题，应该确保指针的值在每个周期中都会更新。
（3）不要将函数和方法的指针变量返回给调用者，也不要将它们分配给全局变量。函数和方法内部的变量是不会保存的，每次调用是会初始化为0，调用完成后应该是不存在了，因此将其内部变量返回是没有意义的。
4.Runtime指针监视函数CheckPointer()
用于在运行模式下监视指针的内存访问。该函数实际上是给用户提供了一个指针的监视接口，用户可以根据自己的需求实现对所用指针的检查。函数的模板如下：
// 声明部分，请勿修改
FUNCTION CheckPointer : POINTER TO BYTE
VAR_INPUT
ptToTest : POINTER TO BYTE;
iSize : DINT;
iGran : DINT;
bWrite: BOOL;
END_VAR
// 实现部分，请用户自行添加代码
CheckPointer := ptToTest;
该函数的输入参数含义如下：
ptToTest：指针的目标地址。
iSize：引用变量的大小，INT型。iSize的数据类型必须覆盖变量的维度范围。
iGran：参考尺寸的粒度，INT型。这是引用变量中包含的最大非结构化数据类型？？。
bWrite：访问类型，BOOL型，TRUE为写入，FALSE为读取。
CheckPointer函数通常应该检查以下情况：
（1）检查返回的指针是否引用了有效的内存地址。
（2）监视引用内存范围是否与指针引用的变量类型匹配。
如果这两个条件都满足，则返回指针。否则需要在函数中进行错误处理。
注意：
（1）为了保证监视功能正常运行，不要修改声明部分，但用户可以添加局部变量。
（2）THIS和SUPER指针不会触发Checkpoint()函数调用。
（3）对于3.5.7.40及以上的编译器版本，对于REFERENCE变量也可以使用Checkpoint()函数进行检查。
说实话，这个功能我也没用过。主要是在CODESYS里面使用ST开发大部分时候不需要用指针。必须要用的时候，一定是确保用法是正确的，所以一般是不做这个检查的。必须要做这个检查的使用环境，目前还没遇到过，所以这里就不举例了（讲这么多，其实就是懒，没别的原因~~😊）。
5.引用Reference to
引用是对象的假名，实际上是指针，可以指向各种类型的数据（bit除外）、结构体、功能块、函数和程序。
定义方式如下：
<identifier> : REFERENCE TO <data type>;
引用赋值：
<identifier> REF = <variable>;
引用变量可以直接访问引用对象的值，不必使用^操作符。
对于引用类型，编译器会进行类型安全检查，即检查两个类型是否一致，不一致会报错。而指针这不进行这种检查，需要用户自己确保使用正确。在运行时，指针的内存访问可以通过隐式监视函数CheckPointer()进行检查。
引用作为函数或功能块参数时，不需要ADR()来进行参数传递。
注意：
（1）对于3.3.0.40及以上的编译器版本，引用变量会初始化为0。
（2）对输入设备定义引用时，由于没有写访问权限，编译器会显示警告。正确的方式与指针类似，定义一个中间变量与输入设备关联，然后对该中间变量定义引用。
（3）可以使用__ISVALIDREF()检查引用是否指向有效值（非0值为有效）。
（4）与指针一样，对常量定义引用是无效的。
三、指针的使用
1.结构体或数组指针
aa : ARRAY[0..9] OF INT:=[1,2,3,7(100)];
pa : POINTER TO INT;
pa := ADR(aa);
b:=pa[2];
c:=pa^;
//c:=(pa+1)^; //报错
pa:=pa+SIZEOF(INT);
d:=pa^;
pa:=pa+1;
e:=pa^;
指针pa实际上指向数组aa的首地址，pa^实际就是pa[0]，数组序号默认是从0开始。需要注意的是，直接对指针进行加减操作时会导致结果不可预知。上图中c的值为1，即p[0]。将pa的值加上一个INT类型长度后，d的值变为2，即p[1]。但是在pa上加1以后，e的值变为768。另外(p+1)^这种操作是不合法的，编译器会报错。
2.二级指针
二级指针是指向指针变量的地址。
index : INT:=10;
p : POINTER TO INT;
pt : POINTER TO POINTER TO INT;
p:=ADR(index); //p^值为10
pt:=ADR(p); ///p^^值为10
四、动态内存分配
要使用动态内存分配功能需要在Application里面开启。如下图：
相关操作函数
__NEW：为功能块或数组分配内存，成功后会返回指向相应对象的指针，失败则返回0。使用的时候应避免在两个任务中同时调用，要么只在一个任务中调用该操作，也可以使用信号量SysSemEnter()来避免__NEW的同时调用（可能会导致任务周期出现大的抖动）。
__DELETE：释放__NEW分配的内存。该操作没有返回值，内存释放后对应的指针被设为0。对于指向功能块的指针，CODESYS会在指针设为0之前调用功能块的FB_EXIT方法。
五、地址映射
在使用内存动态分配或指针的时候，地址本身的内容在实时运行时可能会改变。CODESYS提供了一套用于定义内存绝对地址的方式。形式如下：
%<memory range prefix><size prefix><number|.number|.number....>
主要用于表示从指定的地址开始取，具体使用多少个字节，由定义的数据类型决定。
(1)内存区域memory range prefix
I：输入内存，指输入设备或传感器，常用的如数字输入。
Q：输出内存，指输出设备或执行器，常用的如数字输出
M：控制器内存。？？
(2)数据类型size prefix
X：位
NONE：位
B：BYTE，8位
W：WORD，16位
D：DWORD，32位
(3)示例
%QX7.5 //输出内存位置7.5，类型为BIT
%IW215 //输入内存位置215，类型为WORD
%MD48 //内存位置48，类型DWORD
iWr AT %IW0: WORD; //为变量指定地址
例如给%MD0赋值为10：
%MD0:=10；
现在有指针P指向%MD0，那么P的值就是%MD0。然后取指针P的值赋给%MD1，就是把指针P 指向的%MD0的值取出来，赋给%MD1，此时%MD1的值也为10。
地址的类型和范围受当前控制器的配置和设置影响。寻址位置与设备类型无关，只与所用数据类型有关，即字5总是用%IW5寻址，字节5总是用%IB5寻址。采用不同数据类型的寻址实际上是在操作同一片内存，只是计数的长度不同。不同数据类型的对应关系如下表所示：
从上表可以看到，D0包含B0-B3，W0包含B0和B1。修改%QW0的值会影响到QX0.0~QX0.7的值，因此使用时应避免出现重叠。
五、总结
指针虽然方便，但是CODESYS因为自身的原因，对指针的支持有限。像内存的动态分配，早期版本是不支持的，现在的版本虽然支持但也是有限制的，所以真正需要用到的时候又不太方便。大家要是问我对于指针有什么经验，那我只能说对于小白来说，能不用就别用。实在是要用，要高度警惕类型匹配和指针越界问题，因为实在是太容易出错了，而且错了也不容易察觉（高手当然是随便怎么玩都好~~~）。
原创不易，感兴趣的多支持！