C++ 指针

C++ 中指针的概念和和 C 语言一样,指针就是内存的地址,指针变量则是保存了内存地址的变量。

内存地址

计算机中所有的数据都必须放在内存中,不同类型的数据占用的字节数不一样。为了正确地访问这些数据,必须为每个字节都编上号码,就像门牌号、身份证号一样,每个字节的编号是唯一的,根据编号可以准确地找到某个字节。

我们将内存中字节的编号称为地址(Address)或指针(Pointer)。CPU 只能通过地址来取得内存中的代码和数据,程序在执行过程中会告知 CPU 要执行的代码以及要读写的数据的地址。而程序中的变量名和函数名只是地址的一种助记符,当源文件被编译和链接成可执行程序后,它们都会被替换成地址。CPU 最终访问内存时需要的是地址,而不是变量名和函数名。下面这张图可以帮助理解这些概念。

指针变量与地址

变量地址

上面说过,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访问的地址。在 C++ 中,可以通过 & 取址符获得变量地址,通过 * 解地址符获取指针保存的值。

取地址符(&

C++ 提供了取址符(&)可以获得一个变量的内存地址。示例:

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
    int  var1;
    char var2[10];

    std::cout << "var1 变量的地址: ";
    std::cout << &var1 << std::endl;

    std::cout << "var2 变量的地址: ";
    std::cout << &var2 << std::endl;

    return 0;
}

编译和运行以上示例,输出结果如下:

var1 变量的地址: 0x7ffee55a01c0
var2 变量的地址: 0x7ffee55a01ee

提示:你的输出结果可能和我的不一样,但没关系,它都表示了一个内存位置。

解地址符(*

C++ 提供了解地址符(*)获取一个内存地址保存的值。示例:

#include <iostream>

using namespace std;

int main ()
{
    int     a = 100;
    double pi = 3.1415926;

    std::cout << "a 变量的地址: ";
    std::cout << &a << std::endl;

    std::cout << "pi 变量的地址: ";
    std::cout << &pi << std::endl;

    std::cout << "a 变量的地址保存的值: ";
    std::cout << *(&a) << std::endl;

    std::cout << "pi 变量的地址保存的值: ";
    std::cout << *(&pi) << std::endl;
    return 0;
}

编译和运行以上示例,输出结果如下:

a 变量的地址: 0x7ffee1d241b8
pi 变量的地址: 0x7ffee1d241b0
a 变量的地址保存的值: 100
pi 变量的地址保存的值: 3.14159

C++ 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。

img

和其它变量或常量一样,必须在使用指针存储其它变量地址之前,对其进行声明。

指针变量声明的一般形式为:

[存储类型]  type_name  *var_name;
  1. type_name 必须是一个有效的 C++ 数据类型;
  2. var_name 是指针变量的名称;
  3. 星号 * 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 */

实际上,不管是整型、浮点型、字符型,还是其它的数据类型,所有指针的数据类型都一样,都是一个与内存地址长度相同的整数,通常用十六进制表示(例如 0xffee0725)。

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。

C++ 中使用指针

C++ 指针只有五种操作:

1、定义一个指针变量

int *ptr_a;

2、把变量地址赋值给指针,使用取址符(&

int pi = 3.1415926;
int *ptr_pi = π

3、访问指针变量中可用地址的值,使用解地址符(*

int pi = 3.1415926;
int *ptr_pi = π

std::cout << *ptr_pi;

4、简单的自增自减和加法减法运算符

因为指针保存的是变量的地址,而变量的地址是十六进制整形,所以也支持四种操作,而且只支持下面四种。

ptr_pi++;
ptr_pi--;

ptr_pi = ptr_pi - 3;
ptr_pi = ptr_pi + 3;

5、简单的比较两个指针的大小,可以使用三个比较运算符 ==<>

这三个比较运算符用于比较指针指向的内存地址是否相等,是否大于或小于。

C++ 指针使用示例:

#include <iostream>

int main ()
{
    double pi = 3.1415926;   // 实际变量的声明
    double  *ptr_pi;         // 指针变量的声明

    ptr_pi = π            // 在指针变量中存储 pi 的地址

    // 输出变量 pi 的地址
    std::cout << "pi 变量的地址为: " << &pi << std::endl;
    // 在指针变量中存储的地址
    std::cout << "ptr_pi 保存的值为: "<< ptr_pi << std::endl;

    std::cout << "pi 变量的值为: " << pi << std::endl;
    // 访问指针中地址的值
    std::cout << "ptr_pi 中地址的值为: " << *ptr_pi << std::endl;

    return 0;
}

编译和运行以上示例,输出结果如下:

pi 变量的地址为: 0x7ffeec7e61b0
ptr_pi 保存的值为: 0x7ffeec7e61b0
pi 变量的值为: 3.14159
ptr_pi 中地址的值为: 3.14159

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