C++-指针 - 技术栈

在C++中，指针是至关重要的组成部分。它是C++语言最强大的功能之一，也是最棘手的功能之一。指针具有强大的能力，其本质是协助程序员完成内存的直接操纵。

指针：特定类型数据在内存中的存储地址，即内存地址。

指针变量的定义语法：先声明，后赋值：

变量类型 * 指针变量名;       // 声明
指针变量名 = 内存地址值;     // 赋值

int num = 10;
int * p;		// 声明
p = &num;	// 赋值

变量类型（如上int）表示，指针（内存地址）指向的内存区域，存放的是整型数据
*符号有两种含义：
声明时：*p，表示变量p，是指针变量（存的是内存地址）
使用时：*p，表示取指针p执行内存区域的数据
&符号表示取变量内存地址，是一个取内存地址的单目操作符

野指针和空指针

野指针：被声明但未初始化（赋值）的指针。这个指针会指向随机的内存空间，可能导致未知问题。

int * p;    // 声明指针（分配了8字节空间）, p是野指针因为未被赋值
*p = 10;    // 将10赋予指针p所指向的空间

*p = 10；是向未知的、随机的4字节内存区域，修改存储值为10

为避免野指针，应养成良好的变成习惯，及时初始化，或将指针置为空指针更为安全

int * p = NULL;
int * p = nullptr;

指针运算

int num = 10;
int *p = &num;
cout << p << endl;    // 结果：0x20d1ff6e4;
cout << p++ << endl;    // 结果：0x20d1ff6e8

指针进行加减运算的结果，和指针指向内存区域的数据类型有关，以加法为例：

char 类型指针 +1，地址+1 （字节）

int 类型指针+1，地址+4（字节）

double 类型指针+1，地址+8 （字节）

指针运算

数组对象本身记录的是内存地址（第一个元素地址）可以通过指针运算，完成使用指针存取数组元素。

int v[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = v;
*p = 11;                // 赋值数组第一个元素
*(p+1) = 22;            // 赋值数组第二个元素
*(p+2) = 33;            // 赋值数组第三个元素
cout << *p << endl;     // 取数组第一个元素
cout << *(p+1) << endl; // 取数组第二个元素
cout << *(p+2) << endl; // 取数组第三个元素

动态内存分配

动态内存分配：即由程序员手动的进行内存空间的分配、内存空间的释放等内存管理操作。

C++代码中，变量、数组等对象的创建，是由C++自动分配内存的，称之为（自动）静态内存分配。

（自动）静态内存管理，是不会进行内存空间的自动清理的。（无垃圾回收机制）我们需要手动的管理内存，即手动分配，用完清理。

手动管理方式：

new运算符申请空间，提供该空间的指针（地址）

delete运算符申请的空间，仅用于new申请的空间

建议：写完new后，立刻写delete，然后再写业务逻辑代码

int * p = new int;      // 申请int类型（4字节）空间
int * p = new double;   // 申请double类型（8字节）空间
delete p;               // 删除申请的空间
int * p = new int[5];   // 申请5元素int数组空间
delete[] p;             // 删除申请的5元素数组空间

优势：手动控制内存，避免内存空间浪费

劣势：考验程序员水平，用的好效率高，用不好有反效果

new

new运算符用于申请并分配内存空间并提供指向该空间的指针（内存地址）基本语法：

new type 申请普通变量空间

new type[n] 申请数组空间

delete

delete运算符用于释放内存仅可用于new运算符申请的内存区域

基本语法：

delete 指针删除普通变量空间

delete[] 指针删除数组空间

数组元素的插入举例：

#include "iostream"
using namespace std;

/* 在下标1和3插入数字：11和66 */

int main()
{
    // 示例数组
    int * pArr = new int[5] {1, 3, 5, 7, 9};

    // 创建新数组
    int * pNewArr = new int[7];

    // 循环新数组，挨个进行元素填充（非插入的位置，填充老数组元素，插入位置填充新元素）
    int offset = 0;     // 偏移量用来控制新老数组元素的下标对照
    for (int i = 0; i < 7; i++)
    {
        if (i == 1)
        {
            // 走到了下标1，应当执行新元素插入
            pNewArr[i] = 11;
            offset++;       // 每插入一个新元素，offset+1
            continue;
        } else if (i == 3)
        {
            // 走到了下标3，应当执行新元素插入
            pNewArr[i] = 66;
            offset++;       // 每插入一个新元素，offset+1
            continue;
        }

        // 不是插入位置，从老数组中提取元素放入新数组中
        // 公式：老数组的元素下标 + offset = 新数组元素下标
        // 当前循环的i是新数组的元素下标
        pNewArr[i] = pArr[i-offset];
    }

    // 收尾工作
    delete[] pArr;
    pArr = pNewArr;

    // 将新数组的内容输出
    for (int i = 0; i< 7; i++)
    {
        cout << pNewArr[i] << ",";
    }

    return 0;
}

数组元素的删除举例：

#include "iostream"
using namespace std;

int main()
{
    // 示例数组
    int * pArr = new int[5] {1, 3, 5, 7, 9};

    // 创建一个新的数组，将需要保留的复制到新数组中
    int * pNewArr = new int[4];

    // 循环去遍历老的数组，将需要的元素放入新数组中（不要的要跳过）
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        if (i == 2)
        {
            continue;
        }

        if (i > 2)
        {
            pNewArr[i-1] = pArr[i];
        }else
        {
            pNewArr[i] = pArr[i];
        }
    }

    // 可选
    delete[] pArr;      // 回收老数组的空间（可选，根据需要来说）

    // 可选
    pArr = pNewArr;     // 将老数组的指针指向新数组的内存空间（可选，根据需要）

    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        cout << "新数组的元素是：" << pNewArr[i] << endl;
        cout << "新数组的元素是：" << pArr[i] << endl;
    }

    return 0;
}

指针悬挂：

指针指向区域已经被回收(delete)，这种问题称之为：指针悬挂。

不要轻易进行指针之间相互赋值

delete回收空间前，确保此空间100%不再被使用

错误示范：

int main()
{   int * p1 = new int;
    int * p2 = p1;  // 将p1赋值给p2
    *p1 = 10;   
    delete p1;
    cout << "p2指针记录的是：" << *p2 << endl;
    return 0;
}

const指针

const是C++关键字，被译为常量，const指针即表示：常量指针。

const用来修饰常量（不可更改），可以配合指针使用以int为例。

const int * p; 指向常量的指针，即存储值不可变，但指针可修改指向

int * const p = 地址; 常量指针

存储的值可以变指着不可修改指向必须初始化指针的地址

const int * const p = 地址; 指向常量的常量指针

存储的值和指针的指向，均不可修改