指针(pointer)是指向另外一种类型的复合类型。与引用类似,指针也实现了对其他对象的间接访问。然而指针与引用相比又有很多不同点。其一,指针本身就是一个对象,允许对指针赋值和拷贝,而且在指针的生命周期内它可以先后指向几个不同的对象。其二,指针无须在定义时赋值。和其他内置类型一样,做块作用域内定义的指针如果没有被初始化,也将拥有一个不确定的值。
定义指针类型的方法将声明符写成*d的形式,其中d是变量名。如果在一条语句中定义了几个指针变量,每个变量前面必须有符号*:
int *p1,*p2;//p1和p2都是指向int型对象的指针
double dp,*dp2;//dp2是指向double型对象的指针,dp是double型对象
获取对象的地址:指针存放某个对象的地址,要想获取该地址,需要使用取地址符(操作符&);
int ival=42;
int *p=&ival;//p存放变量ival的地址,或者说p是指向变量ival的指针
因为引用不是对象,没有实质地址,所以不能定义指向引用的指针。指针类型要和它所指向的对象严格匹配。
指针值:
指针的值(即地址)应:
1.指向一个对象。
2.指向紧邻对象所占空间的下一个位置。
3.空指针,意味着指针没有指向任何对象。
4.无效指针,也就是上述情况之外的其他值。
试图拷贝或以其他方式访问无效指针都将引发错误。编译器并不负责检查此类错误。
尽管第二类和第三类的指针是有效的,但是其使用同样受限制。显然这些指针没有指向任何具体对象,所以试图访问此类指针对象的行为不被允许,如果这样做了,后果也无法预计。
利用指针访问对象
如果指针指向了一个对象,则允许使用解引用符(操作符*)来访问该对象:
int ival =42;
int *p=&ival;
cout<<*p;//由符号*得到指针p所指对象,输出42
对指针解引用会得出所指的对象,因此如果给解引用的结果赋值,实际上也就是给指针所指的对象赋值:
*p=0;//由符号*得到指针所指的对象,即可经由p为变量ival赋值
cout<<*p;//输出0
解引用操作仅适于那些确实指向了某个对象的有效指针。
关键概念:某些符号有多重含义
像&和*这样的符号,既能用作表达式里的运算符,也能作为声明的一部分出现,符号的上下文决定了符号的意义:
int i= 42;
int &r=i;//&紧随类型名出现,因此是声明的一部分,r是一个引用
int *p;//*紧随类型名出现,因此是声明的一部分,p是一个指针
p=&i;//&出现在表达式中,是一个取地址符
*p=i;*出现在表达式中,是一个解引用符
int &r2=*p;//&是声明的一部分,*是一个解引用符
空指针
空指针不指向任何对象,在试图使用一个指针之前代码可以首先检查它是否为空。以下列出几个生成空指针的方法:
int *p1=nullptr;//等价于int *p1=0;
int *p2=0;//直接将p2初始化为字面常量0;
//首先要#include cstdlib
int *p3=NULL;//等价于int *p3=0;
得到空指针最直接的方法就是用字面值nullptr来初始化指针,这也是c++11线标准刚引入的一种方法。nullptr是一种特殊类型的字面值,它可以被转换成任意其他的指针类型。另一种办法就如对p2的定义一样,也可以通过将指针初始化为字面值0来生成空指针。
过去的程序还会用到一个名为NULL的预处理变量(preprocessor variable)来给指针赋值,这个变量在头文件sctdlib中定义,它的值就是0;
赋值和指针指针和引用都能提供对其他对象的间接访问,然而在具体实现细节上二者有很大不同,其中最重要的一点就是引用本身并非一个对象。一旦定义了引用,就无法令其再绑定到另外的对象,之后每次使用这个引用都是访问它最初绑定的那个对象。
指针和它存放的地址之间就没有这种限制了。和其他任何变量一样,给指针赋值就是令它存放一个新地址,从而指向一个新的对象:
int i=42;
int *p=0;//p被初始化,但没有指向任何对象
int *p2=&i;//p2被初始化,存有i的地址
int *p3;//如果p3定义于块内,则p3的值是无法确定的
p3=p2;//p3和p2指向同一个对象i
p2=0;//现在p2不指向任何对象了
有时候要搞清楚一条赋值语句到底是改变了指针的值还是改变了指针所指向对象的的值不太容易,最好的办法就是记住赋值永远改变的是等号左侧的对象。
其他指针操作只要指针拥有一个合法值,就能将它用在条件表达式中。和采用算术值作为条件遵循的规则类似,如果指针的值是0,条件取false。
对于两个类型相同的合法指针,可以用相等操作符(==)或不相等操作符(!=)来比较它们,比较的结果是布尔类型。如果两个指针存放的地址相同,则它们相等:反之它们不相等。这里两个指针存放地址值相同有三个可能:1.它们都为空 2.都指向同一个对象 3.都指向同一个对象的下一个地址。需要注意的是,一个指针指向一个对象,同时另一个指针指向另外对象的下一地址,此时也有可能出现这两个指针值相同的情况,即指针相等。
因为上述操作都要用到指针的值,所以不论是作为条件出现还是参与比较运算,都必须使用合法指针,使用非合法指针作为条件或进行比较都会引发不可预计的后果。
void*指针
void*是一种特殊的指针类型,可用于存放任意对象的地址。一个void*指针存放着一个地址,这一点和其他指针类似。不同的是,我们对该地址中到底是个什么类型的对象并不了解:
double obj=3.14 ,*pd=&obj;
void *pv=&obj;//正确,void*能存放任意类型对象的地址,obj可以是任意类型的对象
pv=pd;//pv可以存放任意类型的指针
利用void*指针能做的事比较有限:拿它和其他指针比较、作为函数的输入或输出,或者赋给另外一个void*指针。不能直接操作void*指针所指的对象,因为我们并不知道这个对象到底是什么类型,也就无法确定能在这个对象上做哪些操作。
概况来说,以void*的视角来看内存空间也就仅仅是内存空间,没办法访问内存空间中所存的对象。
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