C++教程-C++指针

C++ 指针

C++ 语言中的指针是一种变量，它也被称为定位器或指示器，用于指向一个值的地址。

指针的符号表示地址。除了创建和修改动态数据结构外，它们还允许程序模拟按引用传递。指针的一个主要应用是遍历数组或其他数据结构的组件。指针变量引用与你处理的变量相同的数据类型，并将该变量的地址设置为它的值（如 int 或 string）。

语法

数据类型 *变量名; 
int *ptr; // ptr 可以指向一个保存 int 数据的地址

如何使用指针？

声明指针变量。
使用一元运算符 (&) 可以获取变量的地址，将指针赋值为变量的地址。
使用一元运算符 (*) 可以访问提供的地址中变量的值。

由于数据类型知道信息保存在多少字节中，所以我们在递增指针时加上它所指向的数据类型的大小。

指针的优点

指针减少了代码并提高了性能，它用于检索字符串、树等，并与数组、结构和函数一起使用。
我们可以使用指针从函数中返回多个值。
它使您能够访问计算机内存中的任何内存位置。

指针的用途

C++ 语言中有许多使用指针的用途。

动态内存分配

在 C 语言中，我们可以使用 malloc() 和 calloc() 函数动态分配内存，其中使用了指针。

数组、函数和结构

C 语言中的指针广泛用于数组、函数和结构。它减少了代码并提高了性能。

指针中使用的符号

符号	名称	描述
&（取地址运算符）	地址运算符	确定变量的地址
*（间接运算符）	间接运算符	访问给定参数所提供地址的变量的值

声明指针

C++ 语言中的指针可以使用 *（星号符号）声明。

int *a; // 指向 int 的指针 
char *c; // 指向 char 的指针

指针示例

下面是一个简单的使用指针打印地址和值的示例。

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int number = 30;
    int *p;
    p = &number; // 存储 number 变量的地址
    cout << "Address of number variable is: " << &number << endl;
    cout << "Address of p variable is: " << p << endl;
    cout << "Value of p variable is: " << *p << endl;

    return 0;
}

输出：

Address of number variable is: 0x7ffccc8724c4 Address of p variable is: 0x7ffccc8724c4 Value of p variable is: 30

使用指针交换两个数（不使用第三个变量）

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 20, b = 10, *p1 = &a, *p2 = &b;
    cout << "Before swap: *p1=" << *p1 << " *p2=" << *p2 << endl;
    *p1 = *p1 + *p2;
    *p2 = *p1 - *p2;
    *p1 = *p1 - *p2;
    cout << "After swap: *p1=" << *p1 << " *p2=" << *p2 << endl;

    return 0;
}

输出：

Before swap: *p1=20 *p2=10 
After swap: *p1=10 *p2=20

什么是指针和字符串字面量？

字符串字面量是以空字符结尾的字符序列数组。字符串字面量的元素是类型为 const char 的数组（因为字符串中的字符不能修改），加上一个终止的空字符。

什么是空指针（void pointer）？

空指针是C++语言中一种特殊的指针类型，它代表了缺乏具体类型的指针。指向没有具体类型的值的指针被称为空指针（void pointer），因此它们具有未确定的长度和未确定的解引用属性。这意味着空指针非常灵活，因为它们可以指向任何数据类型。这种灵活性具有优势。空指针无法直接进行解引用操作。在对空指针进行解引用之前，必须将其转换为指向特定数据类型的其他指针类型。

什么是无效指针？

指针必须指向一个有效的地址，但不一定指向有用的内容（比如数组）。我们将这些指针称为无效指针。此外，未初始化的指针也属于无效指针。

int *ptr1;
int arr[10];
int *ptr2 = arr+20;

在上面的代码中，ptr1没有被初始化，因此是无效的指针。而ptr2超出了arr的边界，也是无效的指针（请注意，并非所有构建错误都是由错误的引用导致的）。

什么是空指针（null pointer）？

空指针不仅仅是一个错误的地址；它也指向空（nowhere）。下面是两种将指针标记为空的方法：

int *ptr1 = 0;
int *ptr2 = NULL;

什么是指向指针的指针？

在 C++ 中，我们有能力创建指向另一个指针的指针，它可以指向数据或另一个指针。在每个间接级别的指针声明语法中，只需要一元运算符 (*)。

char a;
char *b;
char **c;
a = 'g';
b = &a;
c = &b;

这里，b 指向存储了 'g' 的 char，c 指向指针 b。

引用和指针有什么区别？

值传递
通过指针参数进行引用传递
通过引用参数进行引用传递

示例：

#include <iostream>
using namespace std;

// 值传递
int square1(int n)
{
    cout << "n1的地址（在square1()内）: " << &n << "\n";
    n *= n;
    return n;
}

// 指针传递
void square2(int* n)
{
    cout << "n2的地址（在square2()内）: " << n << "\n";
    *n *= *n;
}

// 引用传递
void square3(int& n)
{
    cout << "n3的地址（在square3()内）: " << &n << "\n";
    n *= n;
}

void example()
{
    // 值传递
    int n1 = 8;
    cout << "n1的地址（在main()内）: " << &n1 << "\n";
    cout << "n1的平方: " << square1(n1) << "\n";
    cout << "n1的值未改变: " << n1 << "\n";

    // 指针传递
    int n2 = 8;
    cout << "n2的地址（在main()内）: " << &n2 << "\n";
    square2(&n2);
    cout << "n2的平方: " << n2 << "\n";
    cout << "n2的值发生了改变: " << n2 << "\n";

    // 引用传递
    int n3 = 8;
    cout << "n3的地址（在main()内）: " << &n3 << "\n";
    square3(n3);
    cout << "n3的平方: " << n3 << "\n";
    cout << "n3的值发生了改变: " << n3 << "\n";
}

int main()
{
    example();
    return 0;
}

输出