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C/C++指针介绍与使用详解

2022-08-26 16:27:07 作者：露忆丶十二

不知从何时起对你一眼万年，从此，每一天被赋予了特别的意义。时隔多年，依然挥之不去是你------指针！！！本篇中几乎数据类型只用了int，但是float、double等也是可以的

什么是指针

C/C++语言拥有在程序运行时获得变量的地址和操作地址的能力，这种用来操作地址的特殊类型变量被称作指针。

翻译翻译什么tmd叫tmd指针！

变量或常量的指针存储的数据是：对应的变量或常量在内存中的地址。

图解：

此时我们定义三个指针 p1, p2, p3 分别指向a, b, c ，那么p1中存储的数据是变量a所占用内存的首地址：0x00；

b和c中存储的数据是什么呢？没错，就是0x02和0x04。

显然。若要知道变量a的值，首先读取指针p1中的数据0x00，然后读取内存0x00和0x01中的数据就可以了。这个时候，会出现一个问题：怎么才能确定究竟要读取几个单位内存中的数据呢？毕竟p1中只存储了0x00呀。这个时候，指针的类型就发挥了作用。举个例子：如果定义的指针是int类型的，那么读取的时候自动从指针中存储的初值向后读取4个字节；float类型的指针就是读取8个字节。这样就可以既完整又不多余的取出所需要的数据了。

总结一下一个指针的两个要素：指针类型和指针所指变量的初地址。

定义指针变量

指针在定义的时候最好直接初始化，否则可能出现意想不到的结果。

@定义一个指向变量的指针。

/*定义一个指向int类型变量a的指针p*/
int a = 3;
int * p;	
p = &a;	//把a的地址赋值给p；
/*下面的语句最好不要用！！！！*/
p = &28;	//这也是可以的，p指向的地址中存储的数据是28.
/*可以用下面的语句代替上面的语句*/
*p = 28；

间接引用指针

间接引用操作符也是 *

*p 取出p指向的内存空间中的值。

所以区分定义或是引用指针可能有些麻烦。

只有同类型的指针和变量才能通过 * 和 & 互相建立关系。

int a = 0;
int temp;
int * p = &a;
/*指针的间接引用*/
cout<< *p;	//输出结果是0
/*以下两种表达等价*/
*p = 3;	//把3赋值给a
a = 3;
/*以下两种表达效果相同。都是把变量a赋值给temp*/
temp = a;
temp = *p;	//temp被赋值为0
/* 以下表达是错误的*/
float f = 3.1;
int * p = &f;	//error，指针类型与变量类型不匹配

常or常常

这个部分本来应该在定义指针变量里，但是因为需要指针的间接引用作为铺垫，所以把它单独拿出来了

我们先区分一组概念：常量、指向常量的指针、常指针以及指向常量的常指针。

1.常量：顾名思义不发生改变的量，想必大家是熟悉的。

2.指向常量的指针：只限制间接访问操作，不限制指针指向的值本身的操作规范。

3.常指针：指针中存储的地址一经初始化就不能改变了，也就是说常指针只能指向一个固定的地址，但是地址中存储的数据是可以改变的哦~

4.指向常量的常指针：根据上面三个概念大家应该可以理解了，就是指针中存储的地址和该地址中的数据皆不可更改。

例如：

int b = 4;
const int a = 5;	//定义一个常量a。
/*注意观察以下三个定义中const的位置*/
const int *p = &a;	//定义一个指向常量的指针p，指向常量a。
p = &b;	//这个也是没问题的哦
*p = 6;	//error,这个间接访问操作是不可以。 
int * const p2 = &b;//定义一个常指针p2
*p2 = 6;	//这个是可以的，注意区分和上面的区别
const int * const p3 = &a;	//指向常量的常指针p3
/* emm我也不知道该注释点什么，自行体会吧~*/
*p = 11;	//error,因为p指向的是常量，常量的值不可更改
*p2 = 2;	//true,p2是常指针，指向的地址不变，但地址中的值可以更改
*p3 = 4;	//error
p3 = &b;	//error

指向指针的指针

指针本质上也是一个变量或常量，那么指针也是有地址的，而指向这些地址的指针被称为指向指针的指针。

int a = 25;
int * p  = &a;
int pp = &p;	//true，pp指向的地址中存储的是指针p的地址。

指针与数组

一个数组的数组名就是一个常指针。

int arr[] = {5,4,6,9,8,3};

arr就是一个指针，而且指向数组的第一个元素arr[0]。

指针数组：

char * arr[] ={"this is", "a", "C++ !"};

在此提及一下字符串常量：

char * a 
/*
双引号的作用：
	在字符串结尾加一个\0，并分配内存空间，返回首地址。
*/
a = "dshfw";

指针的运算

指针只能支持 + 和 - 的运算，但这已经足够满足大多数指针操作的需求了。

/*接下来以数组为例，只介绍加法 ，减法同理*/
int arr[] = {5,4,6,9,8,3};
cout<< *p;	//输出结果为5
cout<< *(p+1);	//输出结果为4
/*打印整个数组*/
for(int *p = arr; p < arr+5; ++p)
{
	cout<< *p<<' ';
}
cout<<endl;

堆内存分配

C语言

/*函数原型*/
void * malloc(size_t size);
/*使用：开辟5个int类型变量的存储空间，返回首地址*/
/**/
int *arr;
if(arr = (int *) malloc(5 *sizeof(int)) == NULL)
{
	exit(1);
}
/*释放堆内存*/
free(arr);

C++语言

注意释放数组内存空间时，delete后有[] ！！！

/*申请一个5个元素的数组空间*/
int * arr = new int[5];
delete[] arr;
/*申请一个变量的空间*/
int * arr = new int;
delete arr;

指针与函数

函数名和数组名一样都是一个指针，有时我们需要把函数名作为参数传入其他函数中。

数组名作为函数的入口参数

arr[] = {4,6,9,8,5,3,2,7,5};
/*两种不同的写法均可以*/
void Sort_Shell(int arr[], int n)
{
/*code*/
}
void Sort_Shell(int * arr, int n)
{
/*code*/
}
/*下面这种是不可以的！！！*/
void Sort_Shell(int * arr[], int n)
{
/*code*/
}

举个小小的例子

/*来个小小的希尔排序算法*/
void Sort_Shell(int arr[], int n)
{
	int gap = n / 2;
	for(; gap > 0; gap /= 2)
	{
		for(int i = gap; i <n; ++i)
		{
			int temp = a[i];
			int j = i;
			while(j >= gap&& temp < arr[j -  gap])
			{
				a[j] = a[j - gap];
				j -=gap;
			}
			a[j] = temp;
		}
	}
}

开了个小差，接下来回归正题，我们的指针。

函数名作为参数传入其他函数

static bool cmp(int a, int b)
{
	return a < b;
}
void show(bool * b)
{
	if( &b)
	{
		cout<< true;
	}
	else
	{
		cout<<false;
	}
}

使用指针修改函数参数

首先来看个例子：

void swip(int a, int b)
{
	int c = a;
	a = b;
	b = c;	
}
int main()
{
	int a = 5, b = 6;
	swip(a, b);
	cout<<a<<' '<<b;
}

输出结果：5 6

并未达到交换的效果，因为函数内部对形参的修改并不能反映到上层的main函数中。

此时我们可以通过指针作为函数的入口参数来实现预期的功能。

void swip(int * a, int* b)
{
	int c = *a;
	*a = *b;
	*b = c;	
}
int main()
{
	int a = 5, b = 6;
	swip(&a, &b);
	cout<<a<<' '<<b;
}

输出结果：6 5

传递函数的指针虽然能达到预期效果，但是确实以破坏函数的黑盒为代价，可读性差，调试困难。

有没有什么更好的办法呢？接下来引用登场了。

变量的引用作为函数的参数

void swip(int &a, int &b)
{
	int c = a;
	a = b;
	b = c;	
}
int main()
{
	int a = 5, b = 6;
	swip(a, b);
	cout<<a<<' '<<b;
}