C++ - 指针
7 指针
7.1 指针的基本概念
指针的作用： 可以通过指针间接访问内存
-
内存编号是从0开始记录的，一般用十六进制数字表示
-
可以利用指针变量保存地址
7.2 指针的定义和使用
指针变量定义语法： 数据类型 * 变量名；
示例：
int main() {
//1、指针的定义
int a = 10; //定义整型变量a
//指针定义语法： 数据类型 * 变量名 ;
int * p;
//指针变量赋值
p = &a; //指针指向变量a的地址
cout << &a << endl; //打印数据a的地址
cout << p << endl; //打印指针变量p
//2、指针的使用
//通过*操作指针变量指向的内存
cout << "*p = " << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}
指针变量和普通变量的区别
-
普通变量存放的是数据,指针变量存放的是地址
-
指针变量可以通过" * "操作符，操作指针变量指向的内存空间，这个过程称为解引用
总结1： 我们可以通过 & 符号 获取变量的地址
总结2：利用指针可以记录地址
总结3：对指针变量解引用，可以操作指针指向的内存
在规范化声明指针时，一般将其直接初始化地址或置为空指针，而非不做操作形成野指针。例如下面的定义：
int* var; //野指针，危险
int* var1 = NULL; //空指针，安全
int* var2 = &var3; //已初始化，安全
7.3 指针所占内存空间
提问：指针也是种数据类型，那么这种数据类型占用多少内存空间？
示例：
int main() {
int a = 10;
int * p;
p = &a; //指针指向数据a的地址
cout << *p << endl; //* 解引用
cout << sizeof(p) << endl;
cout << sizeof(char *) << endl;
cout << sizeof(float *) << endl;
cout << sizeof(double *) << endl;
system("pause");
return 0;
}
总结：所有指针类型在32位操作系统下是4个字节
7.4 空指针和野指针
空指针：指针变量指向内存中编号为0的空间
用途：初始化指针变量
注意：空指针指向的内存是不可以访问的
示例1：空指针
int main() {
//指针变量p指向内存地址编号为0的空间
int * p = NULL;
//访问空指针报错
//内存编号0 ~255为系统占用内存，不允许用户访问
cout << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}
野指针：指针变量指向非法的内存空间
示例2：野指针
int main() {
//指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间
int * p = (int *)0x1100;
//访问野指针报错
cout << *p << endl;
system("pause");
return 0;
}
总结：空指针和野指针都不是我们申请的空间，因此不要访问。
7.5 const修饰指针
const修饰指针有三种情况
-
const修饰指针 --- 常量指针
-
const修饰常量 --- 指针常量
-
const即修饰指针，又修饰常量
示例：
int main() {
int a = 10;
int b = 10;
//const修饰的是指针，指针指向可以改，指针指向的值不可以更改
const int * p1 = &a;
p1 = &b; //正确
//*p1 = 100; 报错
//const修饰的是常量，指针指向不可以改，指针指向的值可以更改
int * const p2 = &a;
//p2 = &b; //错误
*p2 = 100; //正确
//const既修饰指针又修饰常量
const int * const p3 = &a;
//p3 = &b; //错误
//*p3 = 100; //错误
system("pause");
return 0;
}
技巧：看const右侧紧跟着的是指针还是常量, 是指针就是常量指针，是常量就是指针常量
7.6 指针和数组
作用：利用指针访问数组中元素
示例：
int main() {
int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int * p = arr; //指向数组的指针
cout << "第一个元素： " << arr[0] << endl;
cout << "指针访问第一个元素： " << *p << endl;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
//利用指针遍历数组
cout << *p << endl;
p++;
}
system("pause");
return 0;
}
7.7 指针作函数参数
作用：利用指针作函数参数，可以修改实参的值
示例：
//值传递
void swap1(int a ,int b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//地址传递
void swap2(int * p1, int *p2)
{
int temp = *p1;
*p1 = *p2;
*p2 = temp;
}
int main() {
int a = 10;
int b = 20;
swap1(a, b); // 值传递不会改变实参
swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
system("pause");
return 0;
}
总结：如果不想修改实参，就用值传递，如果想修改实参，就用地址传递
7.8 指针、数组、函数
案例描述：封装一个函数，利用冒泡排序，实现对整型数组的升序排序
例如数组：int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };
示例：
//冒泡排序函数
void bubbleSort(int * arr, int len) //int * arr 也可以写为int arr[]
{
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
{
for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
{
if (arr[j] > arr[j + 1])
{
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
//打印数组函数
void printArray(int arr[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
}
int main() {
int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };
int len = sizeof(arr) / sizeof(int);
bubbleSort(arr, len);
printArray(arr, len);
system("pause");
return 0;
}
总结：当数组名传入到函数作为参数时，被退化为指向首元素的指针
7.9 指针数组和数组指针
如何区分指针数组与数组指针？
一般来说什么东西在后面就是什么东西
数组指针的定义仅仅只是在指针数组定义上加上了一个括号；
int *p[5]; ----- 指针数组
int (*p)[5]; ----- 数组指针我们可以这么理解，当没有小括号时，因为方括号[] 优先级高于星号，故p先与方括号结合，形成数组，拿下方括号，剩下的便是数组的类型；而第二组，由于小括号，p先于*组合，形成指针，拿去星号，便是该指针指向的数据类型。
指针数组
本质就是数组；多个一级指针的集合；对于指针数组通常是用来处理字符串的；
定义指针数组：int* pArray[3]
#include <stdio.h>
//指针数组充当函数参数
void myPrintf(char* pArray[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
printf("%s", pArray[i]);
}
}
int main()
{
//定义一个字符数组并初始化
char Array[5] = "qwer";
//定义一个指针数组并初始化
char* pArray[3] = { "abc","def","jhi" };
printf("Array[5] = %s\n\n", Array);
printf("通过数组下标来访问：\n");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
printf("%s", pArray[i]);
}
printf("\n\n通过指针偏移来访问：\n");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
printf("%s", *(pArray + i));
}
printf("\n\n指针数组充当函数参数：\n");
myPrintf(pArray,3);
return 0;
}运行结果：
示例2：int类型的指针数组使用
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int* ptrArray[5]; // 指针数组，可以存储5个整型指针
int size = 10; // 每个指针将要指向的整数数量
// 为每个指针动态分配内存，并初始化
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
ptrArray[i] = new int[size]; // 为每个指针分配10个整数的内存
for (int j = 0; j < size; ++j)
{
ptrArray[i][j] = i + j; // 初始化数组元素为i和j的乘积
}
}
// 打印并释放内存
for (int i = 0; i < 5; ++i)
{
for (int j = 0; j < size; ++j)
{
cout << ptrArray[i][j] << "\t";
}
cout << endl;
delete[] ptrArray[i]; // 释放每个指针指向的内存
}
system("pause");
return 0;
}执行结果：
数组指针
本质就是指针；产生的是一个指针变量，指针变量指向的是一个数组；对于数组指针通常是用来表示二维数组的；
定义数组指针：int(*pArray)[3]
#include <stdio.h>
//数组指针充当函数参数
void myPrintf(int(*pArray)[4], int row, int clos)
{
printf("\n数组指针充当函数参数：\n");
for (int i = 0; i < row; i++)
{
for (int j = 0; j < clos; j++)
{
printf("%d\t", pArray[i][j]);
}
printf("\n");
}
}
int main()
{
int Array[3][4] = { {2,1,4,0},
{3,7,2,5},
{5,9,6,6}
};
//定义一个数组指针并初始化
int(*pArray)[4] = Array;
printf("\n通过数组下标来访问：\n");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
{
printf("%d\t", pArray[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("\n通过指针偏移来访问：\n");
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
{
printf("%d\t", *(*(pArray+i)+j));
}
printf("\n");
}
myPrintf(Array, 3, 4);
return 0;
}
运行结果：
7.10 指针什么时候需要申请内存空间？
指针所指向的地址需要存放数据的时候需要申请空间。
示例1：
int *p;//只有地址，没有内存空间。这个地址是随机地址。（1）没有申请内存空间：
int *p;
*p = 1;
cout<<*p<<endl;
//错误!指针变量q没有空间，不能直接存放数据。（2）申请内存空间：
int *p = new int;
*p = 1;
cout<<*p<<endl;
//正确，存放数据之前给指针变量申请了一个int类型大小的堆内存空间。
示例2：
struct student{
int id;
char name[20];
int age;
double score;
};
struct student* p;//只有地址，没有内存空间。这个地址是随机地址。（1）没有申请内存空间：
struct student* p;
p->id = 1;
strcpy(p->name, "张三");
p->age = 33;
p->score = 1.33;
//错误!指针变量p没有空间，不能直接存放数据。（2）申请内存空间：
//通过malloc（）函数申请内存空间后可以对指针直接赋初值
struct student* p = (student*)malloc(sizeof(student) * 1);//分配可以放得下1个结构体的内存空间
p->id = 1;
strcpy(p->name, "张三");
p->age = 33;
p->score = 1.33;
//正确，存放数据之前给指针变量申请了一个student类型大小的堆内存空间。
