c++指针【1】 - 技术栈

在C++中，指针是一种特殊的变量，它存储了一个内存地址。C++指针在处理内存、数组、函数参数传递、文件I/O、动态内存分配等方面有着重要的应用。

一个指针变量通常被声明为特定类型的指针。例如，一个整数类型的指针可以指向一个整数。在声明指针变量时，应该在变量名前面加上星号（*）。

例如，下面的代码声明了一个整数类型的指针：

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int* p;

要初始化一个指针，可以使用另一个变量（或其他类型的内存地址）来赋值给它。例如：

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int x = 10;  
int* p = &x;  // p现在指向x的内存地址

在C++中，可以通过解引用操作（使用*运算符）来访问指针指向的值。例如：

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std::cout << *p << endl;  // 输出10，因为p指向x的内存地址*，p就是取出这个地址的值

获取对象地址，要想获取改地址，需要使用取地址符（操作符&）；

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int val = 56;
int *p = &val; //p存放变量val的地址，或者说p是指向变量val的指针

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double val;
double *pd = &val; //正确：初始值是double型对象的地址
double *pd2 = pd;  //正确：初始值是指向double对象的指针

int *pi  = pd;     //错误：指针pi的类型和pd的类型不匹配
     pi  = &val;   //错误：试图把double型对象的地址赋值给int型指针

指针值

指针的值（即地址）应属于下列4种状态之一：

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。
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；
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int val = 42;
int *p  = &val;   //p存放着变量val的地址，或者说p是指向变量val的指针
cout   <<  *p;   //由符号*得到指针p所指向的对象，输出42；

*p = 0;    //由符号*得到指针p所指向的对象，即可有p为变量val赋值
cout << *p;    //输出0 
接引用操作，仅适用于那些确实指向了某个对象的有效指针
空指针

空指针（null pointer）不指向任何对象，在试图使用一个指针之前代码可以先检查他是否为空。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

//需要首先#include cstdlib

int *p3 = null; //等价于int *p3 = 0;

得到空指针最直接的办法就是字面值nullptr来初始化指针。
赋值和指针

指针和引用都能提供对其他对象的间接访问

记住：赋值永远改变的是等号左侧的对象

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。

double obj = 3.14,*pd = &obj; //正确：void*能存放任意类型对象的地址

void *pv = &obj; //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*指针能做的事儿比较有限:拿它和别的指针比较、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。

总的概括：以void*的视角来看内存空间，没办法访问内存空间中所存的对象。

练习巩固：

1.c++编写指针代码，分别更改指针的值以及指针所指向对象的值

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#include<iostream>

int main()
{
	float  x = 3.6; //定义一个整型变量x并初始化为3.6
	float *ptr = &x ; //定义一个指向x的指针ptr

	std::cout << "原始指针的值：ptr = " << ptr << std::endl;
	std::cout << "原始指针所指向的对象的值：*ptr = " << *ptr << std::endl;

	//更改指针的值
	float  y = 2.3;
	ptr = &y;
	std::cout << "更改后指针的值：ptr = " << ptr << std::endl;
	std::cout << "更改后指针所指向对象的值: *ptr = " << *ptr << std::endl;

	//更改指针所指向对象的值
	*ptr = 3030;

	std::cout << "再次更改指针所指向的对象的值： *ptr= " << *ptr << std::endl;

 	return 0;
}

2.说明指针和引用的主要区别：

C++中的指针和引用是两个重要的概念，它们都可以用来间接访问其他对象，但它们之间存在一些关键的区别：

基本性质：指针是一个变量，存储的是另一个变量的地址；而引用是变量的别名，它和变量指向同一块内存空间。

初始化：引用在定义时必须被初始化，并且初始化后不能改变；而指针在定义时可以不被初始化，初始化后也可以改变其所指向的对象。

空值：指针可以为NULL，但引用不能。

取值方式：引用直接访问其所指向的对象，像操作普通变量一样；而指针需要通过解引用操作符*来访问其所指向的对象。

安全性：引用比指针更安全，因为引用总是指向一个存在的变量，而指针则可能指向一个不存在的内存地址。

语法形式：引用使用起来就像使用普通变量一样简单，而指针需要使用解引用操作符*来访问其所指向的对象。

总的来说，指针和引用都可以用来间接访问其他对象，但它们的使用方式和设计目标不同。指针更加灵活，可以用来操作内存中的任意地址；而引用更加安全和方便，可以像使用普通变量一样使用。

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#include<iostream>

int main()
{
	int x = 10;   // 定义一个整型变量x并初始化为10  
	int* ptr = &x; // 定义一个指向x的指针ptr  
	int& ref = x;  // 定义一个引用ref，它是变量x的别名  

	// 输出指针、引用和变量的值  
	std::cout << "x = " << x << std::endl;
	std::cout << "ptr = " << ptr << ", *ptr = " << *ptr << std::endl;
	std::cout << "ref = " << ref << std::endl;

	// 修改变量的值  
	x = 20;
	ptr[0] = 30;
	ref = 40;

	// 输出指针、引用和变量的值  
	std::cout << "x = " << x << std::endl;
	std::cout << "ptr = " << ptr << ", *ptr = " << *ptr << std::endl;
	std::cout << "ref = " << ref << std::endl;

	return 0;
}

3.请简述下面这段代码的作用：
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int i= 42;
int *p1 = &i;
*p1 = *p1 * *p1;
这段代码的主要作用是使用指针来修改它所指向的变量的值。

int i= 42; //定义了一个整型变量i并初始化为42。

int *p1 = &i;//定义了一个整型指针p1，并将它初始化为变量i的地址。

*p1 = *p1 * * p1;//这里有两个指针解引用操作（*p1），第一个解引用操作获取p1所指向的值（即变量i的值），第二个解引用操作获取p1所指向的变量的地址。然后，代码将这两个值相乘，并将结果存回p1所指向的变量中。

因此，这段代码的作用是将变量i的值从42修改为42*42（即1764）。
4.假设p是一个int型指针，请说明下述代码的含义
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if(p) // ...
if(*p) //...
这两个条件判断语句的含义是不同的。

if(p) // ...这个语句是在检查指针变量 p 是否为非空（即指向一个有效的内存地址）。如果 p 非空，则会执行后面的代码块；如果 p 为空，则不会执行后面的代码块。

if(*p) //...这个语句是在检查指针 p 所指向的内存地址中存储的值是否为非零。如果 *p 非零，则会执行后面的代码块；如果 *p 为零，则不会执行后面的代码块。
5.下面代码中为什么 p 合法而 lp 非法？
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int i = 42；

void *p = &i;

long *lp = &i;
在C语言中，int和long是两种不同的数据类型。int通常用于存储整数，而long通常用于存储较大的整数。在大多数平台上，int和long的长度是不同的。int通常为32位，而long通常为64位。

在这段代码中：

|---|------------------|
| | int i = 42; |
| | void *p = &i; |
| | long *lp = &i; |

第一行代码定义了一个名为i的整数，并初始化为42。

第二行代码定义了一个名为p的void指针，并将它初始化为整数i的地址。这是合法的，因为void指针是一个通用指针类型，可以存储任何数据类型的地址。

第三行代码试图定义一个名为lp的长整数指针，并将它初始化为整数i的地址。

这是非法的，因为整数i的地址不能被直接赋给一个长整数指针。虽然它们的位数不同，但它们的对齐要求可能不同，也就是说，它们的内存模型可能不同。因此，将一个int的地址赋值给一个long指针可能会导致未定义的行为。

在C++中，你不能将一个类型的地址直接赋给另一个类型，除非它们是兼容的类型。例如，如果你有一个指向整数的指针，你可以将它转换为指向字符的指针（因为一个字符的大小和一个整数的大小通常是一样的），但你不能将它转换为指向长整数的指针。