指针变量的定义与初始化
在嵌入式 C 语言中，定义指针变量时，需要指定它所指向的数据类型，也就是基类型。这个基类型至关重要，它决定了指针在解引用（即访问指针所指向的内存位置的数据）时读取或写入的字节数 。例如，定义一个指向整型的指针变量：
int num = 10;
int *p_num; // 定义一个指向int类型的指针变量p_num
p_num = # // 将num的地址赋给p_num，初始化指针这里，int * 表明 p_num 是一个指针变量，它指向的是 int 类型的数据。&num 是取 num 变量的地址，通过将这个地址赋值给 p_num，p_num 就指向了 num。
再看一个指向字符型的指针变量的例子：
char ch = 'A';
char *p_ch;
p_ch = &ch;在这个例子中，char * 定义了 p_ch 是一个指向字符型数据的指针变量，它被初始化为 ch 的地址。
指针运算符：& 与 *
取地址运算符&用于获取变量的内存地址。如上面的例子中，&num 获取了 num 变量在内存中的地址，&ch 获取了 ch 变量的地址。
指针运算符 * 有两个主要作用：一是在定义指针变量时，表明该变量是指针类型；二是在使用指针变量时，用于解引用，即访问指针所指向的内存地址中的值。例如：
int num = 10;
int *p_num = #
printf("num的值是：%d\n", num);
printf("通过指针p_num访问的值是：%d\n", *p_num);
*p_num = 20; // 通过指针修改num的值
printf("修改后num的值是：%d\n", num);在这段代码中，*p_num 用于访问 p_num 所指向的内存地址中的值，也就是 num 的值。通过 *p_num = 20; 语句，就可以修改 num 的值。这里可以看到，& 和 * 是紧密相关的，& 获取变量地址，* 通过指针访问该地址的值，它们是操作指针的基本工具。
指针与内存的交互
指针的核心功能就是存储和访问内存地址。在计算机的内存模型中，内存被划分为不同的区域，如栈区、堆区、全局数据区和代码区等。在嵌入式系统中，栈区常用于存储局部变量和函数调用信息，堆区用于动态内存分配，全局数据区用于存储全局变量和静态变量，代码区存储程序的可执行代码。
例如，局部变量在栈区分配内存，我们可以使用指针来访问它们：
void function() {
int local_num = 100;
int *p_local = &local_num;
// 通过p_local指针可以访问和修改local_num的值
}在这个函数中，local_num 是一个局部变量，存储在栈区，p_local 指针指向它在栈区的地址。
在嵌入式开发中，常常需要与硬件寄存器交互。硬件寄存器被映射到特定的内存地址，通过指针可以直接访问和操作这些寄存器，从而控制硬件设备的行为。比如，在一个简单的 LED 控制电路中，假设 LED 的控制寄存器地址为 0x40000000，可以这样使用指针来控制 LED：
volatile unsigned int *led_control_reg = (volatile unsigned int *)0x40000000;// 使用volatile关键字，防止编译器优化，确保每次访问都是对真实硬件寄存器的操作
*led_control_reg = 1; // 点亮LED，假设寄存器值为1时LED亮这里，通过将 0x40000000 强制转换为 volatile unsigned int * 类型的指针，然后解引用该指针并赋值，就可以直接操作硬件寄存器，实现对 LED 的控制。
直接内存访问与硬件控制
在嵌入式系统中，硬件设备的控制往往依赖于对特定内存地址的直接访问，而指针正是实现这一操作的关键工具。以一个简单的 GPIO（通用输入输出）控制器为例，假设其控制寄存器的地址为 0x40020000，我们可以通过指针来直接操作这个寄存器，从而控制 GPIO 引脚的输出状态。
volatile unsigned int *gpio_control_reg = (volatile unsigned int *)0x40020000;
// 使用volatile关键字，防止编译器优化，确保每次访问都是对真实硬件寄存器的操作
// 设置GPIO引脚为输出模式
// 输出高电平
*gpio_control_reg = 1;
// 输出低电平
*gpio_control_reg &= 0;在这段代码中，首先定义了一个指向 unsigned int 类型的指针 gpio_control_reg，并将其强制转换为 0x40020000 这个特定的内存地址。通过解引用该指针，就可以对 GPIO 控制寄存器进行读写操作。使用 volatile 关键字修饰指针，是因为硬件寄存器的值可能会在程序运行过程中被外部硬件事件改变，如果不使用 volatile，编译器可能会对寄存器的访问进行优化，导致程序无法正确读取或修改寄存器的值。通过这样的方式，利用指针实现了对硬件设备的直接控制，这种直接内存访问的方式在嵌入式系统中对于提高控制的实时性和效率至关重要。
动态内存分配与管理
在资源有限的嵌入式系统中，动态内存分配是一种非常重要的技术。有时候，我们无法在编译时确定所需内存的大小，例如在处理一些动态变化的数据量时，如网络数据包的接收缓冲区，数据包的大小可能会根据不同的传输情况而变化。这时候就需要使用动态内存分配来根据实际需求分配和释放内存，以提高内存的使用效率。
在 C 语言中，常用 malloc 函数来申请动态内存，用 free 函数来释放内存。下面是一个简单的示例，展示了如何使用指针进行动态内存的申请与释放：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
int *dynamic_array;
int size = 10;
// 动态申请内存，用于存储10个整数
dynamic_array = (int *)malloc(size * sizeof(int));
if (dynamic_array == NULL) {
printf("内存分配失败\n");
return 1;
}
// 使用动态数组，例如赋值
for (int i = 0; i < size; i++) {
dynamic_array[i] = i;
}
// 打印动态数组的内容
for (int i = 0; i < size; i++) {
printf("%d ", dynamic_array[i]);
}
printf("\n");
// 释放动态分配的内存
free(dynamic_array);
dynamic_array = NULL; // 将指针置为NULL，防止野指针的出现
return 0;
}在这个例子中，首先定义了一个指向整型的指针 dynamic_array，然后使用 malloc 函数申请了一块能够存储 10 个整数的内存空间。malloc 函数返回一个 void* 类型的指针，需要将其强制转换为 int* 类型，才能正确地操作这块内存 。在使用完动态分配的内存后，一定要调用 free 函数来释放内存，否则会导致内存泄漏，即该部分内存无法被再次使用，造成内存资源的浪费。
为了避免在释放内存后，指针仍然指向已释放的内存区域，从而产生野指针（指向一块已被释放或未被分配的内存地址的指针），需要将指针置为 NULL。在嵌入式系统中，内存资源十分珍贵，避免内存泄漏和野指针的出现对于系统的稳定运行至关重要。