指针

12/7/2021 c/c++指针

# 什么是指针?

指针是一个变量,其值为另一个变量的地址,即,内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样,您必须在使用指针存储其他变量地址之前,对其进行声明。指针变量声明的一般形式为:

type *var-name;
  • type是指针的基类型,它必须是一个有效的 C++ 数据类型
  • var-name 是指针变量的名称。用来声明指针的星号
  • * 星号是用来指定一个变量是指针。

以下是有效的指针声明:

int    *ip;    /* 一个整型的指针 */
double *dp;    /* 一个 double 型的指针 */
float  *fp;    /* 一个浮点型的指针 */
char   *ch;    /* 一个字符型的指针 */

所有指针的值的实际数据类型,不管是整型、浮点型、字符型,还是其他的数据类型,都是一样的,都是一个代表内存地址的长的十六进制数。 不同数据类型的指针之间唯一的不同是,指针所指向的变量或常量的数据类型不同

# 使用指针

使用指针时会频繁进行以下几个操作:定义一个指针变量、把变量地址赋值给指针、访问指针变量中可用地址的值。

这些是通过使用一元运算符*来返回位于操作数所指定地址的变量的值。

下面的实例涉及到了这些操作:

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
   int  var = 20;   // 实际变量的声明
   int  *ip;        // 指针变量的声明

   ip = &var;       // 在指针变量中存储 var 的地址

   cout << "Value of var variable: ";
   cout << var << endl;

   // 输出在指针变量中存储的地址
   cout << "Address stored in ip variable: ";
   cout << ip << endl;

   // 访问指针中地址的值
   cout << "Value of *ip variable: ";
   cout << *ip << endl;

   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Value of var variable: 20
Address stored in ip variable: 0xbfe601ac
Value of *ip variable: 20

每一个变量都有一个内存位置,每一个内存位置都定义了可使用&运算符访问的地址,它表示了在内存中的一个地址。

# 空指针

在变量声明的时候,如果没有确切的地址可以赋值,为指针变量赋一个NULL值是一个良好的编程习惯。赋为NULL值的指针被称为空指针。

NULL 指针是一个定义在标准库中的值为零的常量。

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
   int  *ptr = NULL;

   cout << "ptr 的值是 " << ptr ;

   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

ptr 的值是 0

在大多数的操作系统上,程序不允许访问地址为 0 的内存,因为该内存是操作系统保留的。 然而,内存地址 0 有特别重要的意义,它表明该指针不指向一个可访问的内存位置。 但按照惯例,如果指针包含空值(零值),则假定它不指向任何东西。 如需检查一个空指针,您可以使用 if 语句,如下所示:

if(ptr)     /* 如果 ptr 非空,则完成 */
if(!ptr)    /* 如果 ptr 为空,则完成 */

因此,如果所有未使用的指针都被赋予空值,同时避免使用空指针,就可以防止误用一个未初始化的指针。

很多时候,未初始化的变量存有一些垃圾值,导致程序难以调试。

# 指针的算术运算

指针是一个用数值表示的地址。因此,您可以对指针执行算术运算。 可以对指针进行四种算术运算:++--+-

假设 ptr 是一个指向地址 1000 的整型指针,是一个 32 位的整数,让我们对该指针执行下列的算术运算:

ptr++

在执行完上述的运算之后,ptr 将指向位置 1004,因为 ptr 每增加一次,它都将指向下一个整数位置,即当前位置往后移 4 个字节。

如果 ptr 指向一个地址为 1000 的字符,上面的运算会导致指针指向位置 1001,因为下一个字符位置是在 1001。

在程序中使用指针代替数组,因为变量指针可以递增,而数组不能递增,因为数组是一个常量指针。下面的程序递增变量指针,以便顺序访问数组中的每一个元素:

#include <iostream>

using namespace std;
const int MAX = 3;

int main ()
{
   int  var[MAX] = {10, 100, 200};
   int  *ptr;

   // 指针中的数组地址
   ptr = var;
   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      cout << "Address of var[" << i << "] = ";
      cout << ptr << endl;

      cout << "Value of var[" << i << "] = ";
      cout << *ptr << endl;

      // 移动到下一个位置
      ptr++;
   }
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Address of var[0] = 0xbfa088b0
Value of var[0] = 10
Address of var[1] = 0xbfa088b4
Value of var[1] = 100
Address of var[2] = 0xbfa088b8
Value of var[2] = 200

# 指针 vs 数组

指针和数组是密切相关的。事实上,指针和数组在很多情况下是可以互换的。

例如,一个指向数组开头的指针,可以通过使用指针的算术运算或数组索引来访问数组。请看下面的程序:

#include <iostream>

using namespace std;
const int MAX = 3;

int main ()
{
   int  var[MAX] = {10, 100, 200};
   int  *ptr;

   // 指针中的数组地址
   ptr = var;
   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      cout << "var[" << i << "]的内存地址为 ";
      cout << ptr << endl;

      cout << "var[" << i << "] 的值为 ";
      cout << *ptr << endl;

      // 移动到下一个位置
      ptr++;
   }
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

var[0]的内存地址为 0x7fff59707adc
var[0] 的值为 10
var[1]的内存地址为 0x7fff59707ae0
var[1] 的值为 100
var[2]的内存地址为 0x7fff59707ae4
var[2] 的值为 200

然而,指针和数组并不是完全互换的。例如,请看下面的程序:

#include <iostream>

using namespace std;
const int MAX = 3;

int main ()
{
   int  var[MAX] = {10, 100, 200};

   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      *var = i;    // 这是正确的语法
      var++;       // 这是不正确的
   }
   return 0;
}

把指针运算符*应用到var上是完全可以的,但修改var的值是非法的。这是因为var是一个指向数组开头的常量,不能作为左值。

由于一个数组名对应一个指针常量,只要不改变数组的值,仍然可以用指针形式的表达式。

例如,下面是一个有效的语句,把 var[2] 赋值为 500:

*(var + 2) = 500;

上面的语句是有效的,且能成功编译,因为var未改变。

# 指针数组

想要让数组存储指向 int 或 char 或其他数据类型的指针。下面是一个指向整数的指针数组的声明:

int *ptr[MAX];

在这里,把ptr声明为一个数组,由MAX个整数指针组成。因此,ptr中的每个元素,都是一个指向int值的指针。

下面的实例用到了三个整数,它们将存储在一个指针数组中,如下所示:

#include <iostream>

using namespace std;
const int MAX = 3;

int main ()
{
   int  var[MAX] = {10, 100, 200};
   int *ptr[MAX];

   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      ptr[i] = &var[i]; // 赋值为整数的地址
   }
   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      cout << "Value of var[" << i << "] = ";
      cout << *ptr[i] << endl;
   }
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Value of var[0] = 10
Value of var[1] = 100
Value of var[2] = 200

您也可以用一个指向字符的指针数组来存储一个字符串列表,如下:

#include <iostream>

using namespace std;
const int MAX = 4;

int main ()
{
   const char *names[MAX] = {
                   "Zara Ali",
                   "Hina Ali",
                   "Nuha Ali",
                   "Sara Ali",
   };

   for (int i = 0; i < MAX; i++)
   {
      cout << "Value of names[" << i << "] = ";
      cout << names[i] << endl;
   }
   return 0;
}

当上面的代码被编译和执行时,它会产生下列结果:

Value of names[0] = Zara Ali
Value of names[1] = Hina Ali
Value of names[2] = Nuha Ali
Value of names[3] = Sara Ali
上次更新: 1/12/2022, 7:28:48 AM