C++指针类型的概念及基本应用

C++指针类型的概念及基本应用

什么是指针？

指针是一个变量，其值为另一个变量的地址（内存中真实的地址）。就像其他变量或常量一样，必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。指针变量声明的一般形式为：

type* var-name;

其中：

• type 是指针的基类型，它必须是一个有效的 C++ 数据类型
• var-name 是指针变量的名称
• 星号 * 用来声明指针，即用来指定一个变量是指针。

例如：

int *p; //一个整型的指针
double *p; //一个浮点型的指针
char *p; //一个字符型的指针

注意！这些指针只是所指的变量或常量的数据类型不同，但本身都只存放了内存地址，都是一个代表内存地址的十六进制数(32位中大小占4B，64位中占8B)。

什么是地址？

每一个变量都有一个内存位置，更改一个变量其实是在改变对应地址中存放的内容。&是取地址操作符，当&作用于一个对象上时，它返回了该对象的地址。

例如：

int num=3;
cout<<&num<<endl;

该程序会输出num变量的内存地址，一串十六进制数。

C++ 中应用指针

• 声明时变量前加 "基本类型 *变量名" -------该指针变量表示另一个普通变量的地址
• 调用时变量前加 "*" -------表示取该地址的内容（获取指针指向的变量中存放的值）
• 调用时变量前加 "&" -------返回该变量的地址
• 声明时变量前加 "&" -------是给某个已存在变量的起别名（该引用变量名称与原始变量名称都代表同一个变量）

NULL指针（空指针）

NULL指针的优点：

1. 避免野指针：当一个指针没有明确指向任何有效的内存地址时，将其赋值为NULL可以避免程序访问无效的内存地址，从而避免出现未定义行为或程序崩溃。
2. 显式表示空指针：使用NULL可以清晰地表示一个指针没有指向任何有效对象或函数，提高代码的可读性和可维护性。

一维数组和指针的关系

在C++中，一维数组可以看作是一系列相同类型的元素的集合。数组名代表数组的首地址，因此可以使用指针来访问数组中的元素。指针的 ++ 和 -- 操作符分别代表指针向后移动一个元素和向前移动一个元素，即存放后面一个元素和前面一个元素的首地址。

由于int数组每个元素占内存大小为4B，因此每次对指针进行++操作后地址往后增加4。

二维数组和指针的关系

设有二维数组： a[3][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12}；

a 数组包含 3 行：a [0]，a [1]，a [2]。而每一行又是一个一维数组，它包含 4 个元素 (即 4 个列元素)，例如，a [0] 所代表的一维数组又包含 4 个元素： a [0][0]， a [0][1]， a [0][2]， a [0][3]。可以认为二维数组是 “数组的数组”，即数组 a 是由 3 个一维数组所组成的。

从二维数组的角度来看，a 代表二维数组首元素的地址，现在的首元素不是一个整型变量，而是由 4 个整型元素所组成的一维数组，因此 a 代表的是首行的起始地址 (即第 0 行的起始地址，&a [0])，a+1 代表 a [1] 行的首地址，即 & a [1]。

0 行 1 列元素的地址可以直接写为 & a [0][1]，也可以用指针法表示。a [0] 为一维数组名，该一维数组中序号为 1 的元素显然可以用 a [0]+1 来表示。依此类推，*(a [i]+j)或 ((a+i)+j) 是 a [i][j] 的值。

指针常量与常量指针

• 指针常量：指针常量是指一个指针本身是常量，指针指向的内容不能被修改。*const-->指针常量
• 常量指针：常量指针是指指针本身是可以变化的，但指针指向的内容是常量，不能被修改。const*-->常量指针

函数调用中传值、传指针、传引用

• 传值：传值无非就是实参拷贝传递给形参，单向传递（实参->形参），赋值完毕后实参就和形参没有任何联系，对形参的修改就不会影响到实参。
• 传地址：传地址也可以看作一种传值，因为传地址是将实参的地址拷贝传递给形参。简而言之，传地址就是将实参的地址复制给形参。传递完毕后，实参的地址和形参的地址没有联系，对形参地址的修改不会影响到实参，但是对形参地址指向的对象的修改会直接反映在实参中，因为形参指向的对象就是实参的对象。
• 传引用：传引用实质上没有实参的拷贝，简而言之，就是让另一个变量也指向该实参（给实参起了一个别名）。也就是说，两个变量指向同一个对象。对形参的修改必然会反映到实参上。