C/C++指標介紹與使用詳解

2022-08-26 18:04:04

什麼是指標

C/C++語言擁有在程式執行時獲得變數的地址和操作地址的能力，這種用來操作地址的特殊型別變數被稱作指標。

翻譯翻譯什麼tmd叫tmd指標！

變數或常數的指標儲存的資料是：對應的變數或常數在記憶體中的地址。

圖解：

此時我們定義三個指標 p1, p2, p3 分別指向a, b, c ，那麼p1中儲存的資料是變數a所佔用記憶體的首地址：0x00；

b和c中儲存的資料是什麼呢？沒錯，就是0x02和0x04。

顯然。若要知道變數a的值，首先讀取指標p1中的資料0x00，然後讀取記憶體0x00和0x01中的資料就可以了。這個時候，會出現一個問題：怎麼才能確定究竟要讀取幾個單位記憶體中的資料呢？畢竟p1中只儲存了0x00呀。這個時候，指標的型別就發揮了作用。舉個例子：如果定義的指標是int型別的，那麼讀取的時候自動從指標中儲存的初值向後讀取4個位元組；float型別的指標就是讀取8個位元組。這樣就可以既完整又不多餘的取出所需要的資料了。

總結一下一個指標的兩個要素：指標型別和指標所指變數的初地址。

定義指標變數

指標在定義的時候最好直接初始化，否則可能出現意想不到的結果。

@定義一個指向變數的指標。

/*定義一個指向int型別變數a的指標p*/
int a = 3;
int * p;	
p = &a;	//把a的地址賦值給p；
/*下面的語句最好不要用！！！！*/
p = &28;	//這也是可以的，p指向的地址中儲存的資料是28.
/*可以用下面的語句代替上面的語句*/
*p = 28；

間接參照指標

間接參照操作符也是 *

*p 取出p指向的記憶體空間中的值。

所以區分定義或是參照指標可能有些麻煩。

只有同型別的指標和變數才能通過 * 和 & 互相建立關係。

int a = 0;
int temp;
int * p = &a;
/*指標的間接參照*/
cout<< *p;	//輸出結果是0
/*以下兩種表達等價*/
*p = 3;	//把3賦值給a
a = 3;
/*以下兩種表達效果相同。都是把變數a賦值給temp*/
temp = a;
temp = *p;	//temp被賦值為0
/* 以下表達是錯誤的*/
float f = 3.1;
int * p = &f;	//error，指標型別與變數型別不匹配

常or常常

這個部分本來應該在定義指標變數裡，但是因為需要指標的間接參照作為鋪墊，所以把它單獨拿出來了

我們先區分一組概念：常數、指向常數的指標、常指標以及指向常數的常指標。

1.常數：顧名思義不發生改變的量，想必大家是熟悉的。

2.指向常數的指標：只限制間接存取操作，不限制指標指向的值本身的操作規範。

3.常指標：指標中儲存的地址一經初始化就不能改變了，也就是說常指標只能指向一個固定的地址，但是地址中儲存的資料是可以改變的哦~

4.指向常數的常指標：根據上面三個概念大家應該可以理解了，就是指標中儲存的地址和該地址中的資料皆不可更改。

例如：

int b = 4;
const int a = 5;	//定義一個常數a。
/*注意觀察以下三個定義中const的位置*/
const int *p = &a;	//定義一個指向常數的指標p，指向常數a。
p = &b;	//這個也是沒問題的哦
*p = 6;	//error,這個間接存取操作是不可以。 
int * const p2 = &b;//定義一個常指標p2
*p2 = 6;	//這個是可以的，注意區分和上面的區別
const int * const p3 = &a;	//指向常數的常指標p3
/* emm我也不知道該註釋點什麼，自行體會吧~*/
*p = 11;	//error,因為p指向的是常數，常數的值不可更改
*p2 = 2;	//true,p2是常指標，指向的地址不變，但地址中的值可以更改
*p3 = 4;	//error
p3 = &b;	//error

指向指標的指標

指標本質上也是一個變數或常數，那麼指標也是有地址的，而指向這些地址的指標被稱為指向指標的指標。

int a = 25;
int * p  = &a;
int pp = &p;	//true，pp指向的地址中儲存的是指標p的地址。

指標與陣列

一個陣列的陣列名就是一個常指標。

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

arr就是一個指標，而且指向陣列的第一個元素arr[0]。

指標陣列：

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

在此提及一下字串常數：

char * a 
/*
雙引號的作用：
	在字串結尾加一個，並分配記憶體空間，返回首地址。
*/
a = "dshfw";

指標的運算

指標只能支援 + 和 - 的運算，但這已經足夠滿足大多數指標操作的需求了。

/*接下來以陣列為例，只介紹加法 ，減法同理*/
int arr[] = {5,4,6,9,8,3};
cout<< *p;	//輸出結果為5
cout<< *(p+1);	//輸出結果為4
/*列印整個陣列*/
for(int *p = arr; p < arr+5; ++p)
{
	cout<< *p<<' ';
}
cout<<endl;

堆記憶體分配

C語言

/*函數原型*/
void * malloc(size_t size);
/*使用：開闢5個int型別變數的儲存空間，返回首地址*/
/**/
int *arr;
if(arr = (int *) malloc(5 *sizeof(int)) == NULL)
{
	exit(1);
}
/*釋放堆記憶體*/
free(arr);

C++語言

注意釋放陣列記憶體空間時，delete後有[] ！！！

/*申請一個5個元素的陣列空間*/
int * arr = new int[5];
delete[] arr;
/*申請一個變數的空間*/
int * arr = new int;
delete arr;

指標與函數

函數名和陣列名一樣都是一個指標，有時我們需要把函數名作為引數傳入其他函數中。

陣列名作為函數的入口引數

arr[] = {4,6,9,8,5,3,2,7,5};
/*兩種不同的寫法均可以*/
void Sort_Shell(int arr[], int n)
{
/*code*/
}
void Sort_Shell(int * arr, int n)
{
/*code*/
}
/*下面這種是不可以的！！！*/
void Sort_Shell(int * arr[], int n)
{
/*code*/
}

舉個小小的例子

/*來個小小的希爾排序演演算法*/
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;
		}
	}
}

開了個小差，接下來回歸正題，我們的指標。

函數名作為引數傳入其他函數

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

使用指標修改函數引數

首先來看個例子：

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;
}

輸出結果：5 6

並未達到交換的效果，因為函數內部對形參的修改並不能反映到上層的main函數中。

此時我們可以通過指標作為函數的入口引數來實現預期的功能。

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;
}

輸出結果：6 5

傳遞函數的指標雖然能達到預期效果，但是確實以破壞函數的黑盒為代價，可讀性差，偵錯困難。

有沒有什麼更好的辦法呢？接下來參照登場了。

變數的參照作為函數的引數

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;
}