C++学习 六、指针

C++学习 六、指针

C++学习 六、指针

前言指针与地址指针使用

声明指针

指针变量的创建细节 取地址符初始化赋值

指针的整形赋值 算术运算指针解引用（取值运算符）

区分指针类型与解引用 动态内存分配

动态数组动态内存释放 数组名与指针指针数组与数组指针

指针数组数组指针对数组取地址 指针与字符串 后记

前言

指针是C，C++与其它语言的一大区别，也是C++程序设计里的难点。

本篇学习C++指针的基本用法。

指针与地址

地址是内存空间的位置，指针是保存地址的特殊数据类型。

广义的说，指针就是地址，指针变量用于存储地址。

狭义的说，地址就是内存空间的编号，而指针有具体的存储数据类型（比如int *p;），因此指针不完全是地址。

指针使用 声明指针

声明指针必须说明是指向什么数据类型的指针（这样才能确定数据在内存空间的使用量）：

int *p_int;
double *p_double;

指针变量的创建细节

声明指针时，计算机会给指针变量分配内存空间用于存储地址，但是不会给指针指向的数据分配内存空间，下面的使用方法将报错：

int *p_n;
*p_n = 0;

声明指针p_n时，系统给p_n分配了内存空间，其地址为addr1，存储的是p_n；但系统没有在p_n存储的地址addr2分配空间，因此addr2是个未定值，系统不知道把0放到哪个地址上，因而报错。

取地址符

&被用于取得变量的地址：

int variable = 0;
std::cout << &variable;

初始化

可以在声明指针时初始化指针：

int a = 2;
int *p_a = &a;

指针p_a被初始化，获得a的地址，指向变量a。

赋值

可以通过赋值运算符，把地址赋给指针：

int b = 2;
int *p_b;
p_b = &b;

指针的整形赋值

计算机将指针当作整数处理，但指针和整形是两种不同的数据类型，指针没有乘除计算。因此不能简单的把整形赋给指针，必须使用强制类型转换：

int *p_s = (int *) 0x10000000;

算术运算

指针有加减法：

int *pp = new int;
cout << (pp + 1); // pp地址后的一个位置

比如pp=0x10000000,pp + 1 = 0x10000004，即地址增加了4个字节的长度（int类型长度）。

在数组中的两个元素的指针相减，能得到两个元素的间隔。

指针解引用（取值运算符）

*除了是指针类型名，还用于取得指针指向的数据，也叫指针的解引用：

double c = 5.2f;
double *p_c = &c;
std::cout << *p_c;

区分指针类型与解引用

在声明和初始化中，*表示声明的是指针类型。

在指针变量被声明和赋值后，*表示的是指针解引用。

short d = 1;
short *p_d = &d; // 声明指针类型
*p_d; // 解引用

动态内存分配

定义变量是一种分配内存空间的方法（自动变量，栈空间）：

int e = 5; // 在栈空间中分配内存
int *p_e = &e;

使用new是另一种分配内存空间的方法（动态存储，堆空间）：

int *p_f = new int;

new TypeName在内存空间中找到一块满足TypeName类型的块，返回内存空间的地址。

动态数组

new TypeName []用于创建动态数组：

int *p_vec = new int [10];

``delete []````用于释放动态数组空间：

delete [] p_vec;

动态内存释放

动态分配的内存空间，如果不需要再使用时，要及时通过delete释放，new,delete要成对使用。否则容易出现内存泄漏memory leak。

delete不会把指针删除，而是释放指针指向的内存空间。空间释放后，最好把指针置空：

int *p_g = new int;
delete p_g;
p_g = nullptr;

delete不能释放栈空间上的内存，但是可以delete空指针。

也不能对同一个指针释放两次，会报double free的错误。

C++11推出了智能指针，能够降低内存泄漏的风险。

数组名与指针

C++中，数组和指针基本是等价的，数组名表示数组第1个元素的地址。区别在于，数组名的值是不能改变的，但指针变量的值是可以改变的。通过指针访问数组元素：

p_vec[1] = 1; // 使数组第2个元素为1；
*(p_vec + 1) = 1; // equal;

需要注意，对数组使用sizeof得到数组长度，对一个指向数组的指针应用sizeof得到指针长度。

指针数组与数组指针 指针数组

指针数组，变量名表示一个数组，也就是数组中的每个元素都是一个指针，：

int* vec_p[5];

上面这个声明中，[]比*的优先级高，因此vec_p[5]是一个数组，而int*指定了数组类型为整形指针。

指针数组常用于字符串数组：

char* vec_string[2] {"Hello, ", "World!"};

数组指针

数组指针，变量名表示一个指针，指向整个数组：

int (*p_vec)[10];

上面这个声明中，首先声明了p_vec是一个指针，指向一个10元素整形数组。此时，p_vec + 1是p_vec地址后40个字节的位置。

数组指针常用于多维数组（比如OpenCV中Mat数据读取），举个二维数组的例子：

ushort pixel[5][10];
ushort (*p_pixel)[10] = pixel;
(*(p_pixel + 2))[4] = 3 // 设置第3行，第5列数据的值为3
std::cout << (*(p_pixel + 2))[4]; // 输出第3行，第5列数据的值

p_pixel[2][4] = 3; // equal

对数组取地址

数组名表示数组首元素的地址，对数组取地址也会获得数组的地址，但二者的含义是不一样的：

int vec[5] {0, 1, 2, 3, 4};
std::cout << vec << "n";
std::cout << &vec << "n";

std::cout << (vec + 1) << "n";
std::cout << (&vec + 1) << "n";

结果：

0x7ffe8742ebd0
0x7ffe8742ebd0
0x7ffe8742ebd4
0x7ffe8742ebe4

取数组的地址时，返回的是整个数组的地址，也就是包含5个int元素的地址，&vec + 1的地址为数组首元素地址 + 5 * 4。

而数组名，就是数组首元素的地址，vec + 1的地址为数组首元素地址 + 4。

指针与字符串

C++中，char数组名，char指针，字符串常量都被解释为字符串中第一个字符的地址。

给cout提供一个字符的地址，将从该字符开始打印，直到遇到空字符为止，比如：

char str[6] = "hello";
std::cout << str;

结果：

hello

cout虽然接收的是char地址，但输出是字符串。如果要打印字符串的地址，则必须使用强制类型转换：

std::cout << (int *) str;

注：发现可以使用字符串常量的列表初始化字符串数组：

char str[6] {"hello"};

后记

本篇记录了C++中指针的基本使用，以及指针和数组，字符串的关系，下一篇将学习枚举和结构体。