C++中指針的示例分析

這篇文章主要為大家展示了“C++中指針的示例分析”，內容簡而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領大家一起研究并學習一下“C++中指針的示例分析”這篇文章吧。

一. What（什么是指針）

1. 地址初了解

要搞明白什么是指針，首先我們得先了解一個概念：地址。

什么是地址呢？

我們知道，計算機的內存是一塊連續的大塊存儲空間，為了提高 CPU 查找數據的效率，我們將這塊連續的存儲空間以字節為單位進行編號，每個字節都一一對應了一個編號，這個編號就叫做地址。

舉個形象的例子：

如果我們把一座宿舍樓看做是內存，那么宿舍樓里的房間我們就可以看成是內存里的每一個字節，那么每個房間的門牌號就可以看做是地址。

為什么要有地址？

通過上面的例子，我們很容易了解到地址存在的意義。試想，如果宿舍樓里的房間都沒有門牌號，我們就很難描述一指定房間的具體位置。CPU 對內存的處理也是如此，如果沒有地址，CPU 就沒有辦法確定指定內存的具體位置，從而正確且快速的訪問到該內存空間。

2. 指針概念

• 指針就是地址

• 指針就是地址

• 指針就是地址

重要的事情說三遍，我們必須明確的知道一件事，指針就是地址，可以理解為，指針是地址在C語言里的一種特殊叫法。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int *p = &a;		// p是不是指針？
	printf("%p\n", p);  // %p 可以格式化輸出地址。
	return 0;
}

既然如此，上述代碼中 p 是不是指針呢？

我們說過指針就是地址，而 p 是不是地址？當然不是！地址是一個單獨的數據，就像 int a = 10; 我們能說 a 就是 10 嗎？當然不能，10是一個整形常量，而 a 是一個整形變量，我們只能說 a 里面存放的值是 10，而不能簡單的說 a 就是 10。

同理，上述代碼中的 p 是一個變量，里面存放的是 a 的地址，我們稱它為指針變量。所以嚴格意義上來說，p 不是指針，而是指針變量。就像 a 不是整數10，而是整形變量一樣。

那么什么是指針呢，我們把這段代碼運行起來：

沒錯，嚴格意義上來說，這段數字才真正的叫做指針 (地址值在計算機中一般以16進制顯示)。

3. 指針與指針變量

通過上面的講解，相信大家可以理解，指針是地址，是一個常量，而指針變量是一個變量，里面存放的是指針，這兩者之間有著本質區別。

看到這，相信有些同學就有疑問了：明明上課的時候，或者某些書上都將指針變量統稱為指針，就像 上例中的 p 平時都叫做指針，為什么現在又說 p 不是指針呢？

請大家注意，我說 p 不是指針是在嚴格意義上來說。

在日常使用中，我們經常把指針和指針變量混為一談。這似乎成為了一種習慣，甚至我在下面的表述中都可能將指針變量表述為指針。

結論是：我們在日常使用中，可以模糊指針與指針變量的概念，把指針變量統稱為指針，但是，我們心里必須清楚的意識到，指針和指針變量的本質區別，以及你叫的這個東西到底是指針還是指針變量。

二. Why（為什么要有指針）

經過上面的講解，相信這個問題就非常簡單了。指針就是地址，那么為什么要有地址？究其原因就是，為了提高查找效率。

試想如果沒有地址的存在，我們寫下 int a = 10; 的時候，系統會自動在內存中開辟一4字節的空間存放10這個數值。而我們 CPU 在訪問的時候，由于沒有地址的存在只能在內存中一塊一塊的遍歷對比查找，而有了地址，內存就可以把地址值告訴 CPU，CPU 就可以根據地址值直接定位到該內存，大大提高了 CPU 訪問內存的效率與準確性。

三. How（如何使用指針）

1. 基本定義

指針變量的定義格式較簡單，只要在類型和變量名之間加上 * 操作符，就可以定義該類型的指針變量。

int *a = NULL;				//定義整形指針變量
double *d = NULL;			//定義雙精度浮點型指針變量
struct stdnt *ps = NULL;	//定義結構體指針變量

注: NULL 是指針變量初始化的時候常用的宏定義，稱其為空指針，本質為 0 值。

如果定義時不初始化，如：

int *a;

我們知道，變量如果不初始化，其中的值就是隨機值，也就是此時的指針變量 a 里面存放的是隨機值，如果此時訪問 a 變量就會以這個隨機值作為地址訪問對應的內存，這種操作是非法的。這種不初始化的指針我們稱之為野指針。

所以，為了避免野指針的出現，我們在定義指針變量時盡量對其進行初始化。

2. 取地址操作符 &

我們使用指針就是使用地址，那么地址從何而來？我們可不可以這么寫代碼：

int *a = 0x11223344;

我們把 0x11223344 看做是地址值交給整形指針變量 a 來存儲。語法上沒有問題，但是這樣寫毫無意義！因為 0x11223344 這個地址對于我們來說是未知的，我們并沒有讀取和訪問的權限，這時候的 a 變量就相當于一個野指針。

事實上，我們的地址是由 & 取地址符取出來的。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int *p = &a;
	return 0;
}

這里我們定義了整形變量 a，取地址符取出了 a 的地址并把它賦給整形指針變量 p。

這里就有一個疑問，a 是一個整形變量，占4字節的空間，而通過上面的介紹，我們知道內存的地址編號是以字節為單位的，這就意味著變量 a 其實存在4個地址，那么 &a 究竟取出的是哪一個地址呢？

上結論：

在C語言中，對任意類型的變量或者數組取地址，永遠取得是數值上最小的那個地址。

我們畫一下上面代碼的內存分布圖：

假設從左向右地址依次升高，那么 p 里面存放的就是 a 變量4字節中地址最低的那個字節的地址。

3. 解引用操作符 *

我們上面說到，對變量取地址取得是地址最低的字節即首字節地址，那么我們如何通過這一個字節的地址訪問到原變量里的數據呢，這里就需要使用 * 操作符：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10;
	int *p = &a;
	*p = 20;     // 等價于 a = 20
	printf("%d\n", *p);
	printf("%d\n", a);
	return 0;
}

看上面的代碼，我們把 a 變量的地址賦值給指針變量 p，通過 *p 即可訪問到該變量的內容。

那么 * 操作符到底是如何使用的呢，下面給出結論：

對指針解引用，就是指針指向的目標。

就像上例中 *p 是什么？*p 就是 a，*p 就是 a，*p就是a，重要的事情說三遍。所以，如果我改變 *p 的值，完全等價于直接改變 a 變量的值。

上面的代碼運行結果：

那么，我們看下面這段代碼：

int main()
{
	int a = 0x11223344;
	int *p = &a;
	printf("0x%x\n", *(char*)p);
	return 0;
}

注意，我們說 *p 就是 a，但是，這里的 *p 被強制類型轉化為 char* 類型之后再進行的解引用操作，此時的 p 就是一個字符類型的指針，因為字符 char 類型在C中只占一個字節，對其進行解引用只能訪問一個字節的內容。而我們說過 p 中存放的是 a 變量的首字節的地址，即 44 的地址 (至于為什么，請讀者自己了解大小端的內容)，解引用就只訪問到了 44：

4. 結構體指針

下面定義一個結構體：

typedef struct Student
{
	int age;
	char name[20];
	char sex[2];
}STD;

C語言中任何數據類型都有其對于的指針類型，結構體也不例外，如下：

int main()
{
	STD s = { 18, "張三", "男" };
	STD *ps = &s;		// 定義結構體指針
	printf("%s\n%d\n%s\n", s.name, s.age, s.sex);
}

我們定義一個結構體變量并初始化，通過 . 操作符可以很容易訪問到結構體的內容。那么我們如何通過結構體指針變量 ps 來訪問結構體的內容呢？

我們說過對指針解引用，就是指針指向的目標，那么請讀者思考，*ps 是什么呢？沒錯 *ps 就是 s變量，既然如此，我們就可以這么訪問：

	printf("%s\n%d\n%s\n", (*ps).name, (*ps).age, (*ps).sex);
	//注：因 . 操作符優先級高于 * 操作符，故 (*ps) 必須加括號

C語言可能認為這樣寫太麻煩，于是對于結構體指針我們可以使用 -> 操作符直接訪問到結構體的內容：

	printf("%s\n%d\n%s\n", ps->name, ps->age, ps->sex);

ps->name 寫法完全等價于 (*ps).name 這樣的寫法。
注：-> 操作符只在結構體指針變量訪問結構體成員時使用。

5. 多級指針

首先問大家一個問題，指針變量是不是變量？是變量。既然是變量，那么就有地址，我們依然可以把指針變量的地址存入一個新的變量，此變量我們可以稱為二級指針變量：

int a = 10;
int *pa = &a;
int **ppa = &pa;  // 定義二級指針變量
*ppa;  //等價于 pa
**ppa; //等價于 *pa，即等價于 a

二級指針大家不要看的多么神秘，所謂二級指針其實也就是一個指針變量，只不過里面存放的是另一個指針變量的地址而已。
既然如此，二級指針變量是不是變量呢？它能不能取地址存入另外一個三級指針變量呢？那么，三級指針變量是不是變量呢？… 如果你愿意，可以一直這么套娃下去~

6.指針變量的命名規范

之所以把這塊單獨分出來講，是因為對指針變量進行一個好的命名規范，不僅有利于提高代碼的可讀性，更有助于我們理解一些復雜的數據結構的代碼。

指針的命名習慣上在原變量名前加字母 p。 如定義整形變量 a ，其指針變量就命名為 pa, 定義結構體變量 std 其對應指針變量命名為 pstd，如果對 pstd 再次取地址存入二級指針變量，那么該二級指針變量就應該命名為 ppstd。

四. 我對指針的一些理解

都說指針是C語言的靈魂，那么指針的魅力究竟在何處？

我們看這段交換兩個數的代碼：

#include <stdio.h>
void Swap(int a, int b)
{
	int t = a;
	a = b;
	b = t;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	Swap(a, b);
	printf("a = %d\n", a);
	printf("b = %d\n", b);
	return 0;
}

我們應該知道，這段代碼是無法完成 a, b 的交換的，因為 Swap() 里的 a, b 只不過是 main() 函數里 a, b 的一份拷貝。即，Swap() 函數里 a, b 的改變是不會影響 main() 函數的。這種傳參的方式我們稱之為傳值。

可是我們這么寫：

#include <stdio.h>
void Swap(int *pa, int *pb)
{
	int t = *pa;
	*pa = *pb;
	*pb = t;
}
int main()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	Swap(&a, &b);
	printf("a = %d\n", a);
	printf("b = %d\n", b);
	return 0;
}

main() 傳參時傳 a, b 的地址，Swap() 函數使用指針進行接收，內部使用解引用方式進行交換，我們就可以完成真正的交換功能。這種傳參的方式我們稱之為傳址。

我在一篇文章上看到這樣一個說法，可謂是對指針理解到了本質：

• 傳值就是傳值。

• 傳址就是傳值本身。

值和值本身兩個概念希望大家能夠深刻理解。

如同我們 Swap() 函數的第一種寫法，main() 函數僅僅是將 a, b 的值傳遞給了 Swap() 函數進行處理，可無論 Swap() 函數對其做什么樣的處理，也依然無法改變原來 a, b 的值。

而 Swap() 的第二種寫法，main() 函數傳的是 a, b 的地址，相當于傳的是 a, b 本身，這樣 Swap() 在進行處理時便可直接改變原來的 a, b 的值。

以上是“C++中指針的示例分析”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道！