2. C++的指针作用

不同类型所产生的指针在C++语言中有什么作用？带着这个疑问，对C++的指针进行简介。

1.问题描述及分析

在如下的一段代码中，分别有4个指针，这四个指针有什么不一样的地方么？

cpp 复制代码

class ZooAnimal
{
public:
	ZooAnimal();
	virtual ~ZooAnimal();
	//...
	virtual void rotate();
protected:
	int loc;
	string name;
};

ZooAnimal za("Zoey");
ZooAnimal *pza = &za;
int *pi;
Array<string> *pta;
void *ptv;

就内存需求的观点而言，没有不同，他们需要有足够的内存存储一个机器地址，在32位系统中就是32bit。

就所寻址的object是不同，也就是说"指针类型"会教导编译器如何解释某个特定地址中的内存大小和内容。

1）一个指向地址int的整数指针，在32位的机器上，所涵盖的地址是1000-1003，因为32位机器上是4Bytes。

2）如果string是传统的8Bytes，那么一个ZooAnimal指针横跨地址空间1000-1015，见下图4+8+4。

对于指向1000的void *指针，地址空间大小和内容我们是不知道的。转换（cast）是一个编译器指令，大部分情况并不改变指针所含有的真正地址。

现在，我们定义一个Bear，他public继承ZooAnimal，我们看看如下的代码的指针作用。

cpp 复制代码

class Bear : public ZooAnimal
{
public:
	Bear();
	~Bear();
	//...
	void rotate();
	virtual void dance();
	//...
protected:
	enum Dances{...};
	Dances dances_known;
	int cell_block;
};
Bear b("Yogi");
Bear *pb = &b;
Bear &rb = *p;

b,pb,rb的内存布局是什么样子的？可以看出Bear object需要24Bytes，也就是ZooAnimal的16Bytes加上Bear所带来的8Bytes。

除了解释对象的布局外，还有对象的member function访问情况也需要进一步的说明。由于对象的指针，存在作用域，它会根据作用域调用member function。

cpp 复制代码

Bear b;
ZooAnimal *pz = &b;
Bear *pb = &b;

//不合法，cell_block不是ZooAnimal的一个member，
//虽然我们知道pz目前指向一个Bear object
pz->cell_block;

//ok，经过一个显示的downcast操作就没有问题
(static_cast<Bear *>(pz))->cell_block;

//下面这样更好，但它是一个run-time operation（成本高）
if(Bear *pb2 = dynamic_cast<Bear *>(pz))
	pb2->cell_block;

//ok，因为cell_block是Bear的一个member
pb->cell_block;

//将调用Bear的rotate方法
pz->rotate();

2.结论

C++指针的作用主要有两点：

1）"指针类型"会教导编译器如何解释某个特定地址中的内存大小和内容（包含member data），生成固定的内存布局。

2）"指针类型"会教导编译器如何访问member function。