C++指针（一）

文章目录

1.什么是指针？

2.普通指针的用法

3.普通指针的用处

4.指针的分类

总结

1.什么是指针？

在C++编程中，指针是一种特殊的变量，它存储的是另一个变量的内存地址，而不是像普通变量那样存储具体的数值或数据。通过指针，程序员可以直接访问和操作内存中特定位置的数据。

具体来说，指针变量的值是一个内存地址，该地址指向程序数据存储区域中的一个数据对象（如整数、字符、数组、结构体、函数等）。当你对一个指针解引用（使用 `*` 运算符）时，就可以访问它所指向的内存位置上的值。

2.普通指针的用法

指针在C++中的具体用法相当丰富，以下是一些常见的指针操作和用法：

指针是用来存储变量内存地址的变量。它可以指向不同类型的变量，例如整型、字符型、浮点型等。指针可以通过操作符"*"来解引用，即获取指针指向的变量的值。

以下是指针的操作方式：

定义指针：在声明指针变量时，在变量名前面加上"*"符号。例如，定义一个整型指针：

cpp 复制代码

int* p; // 声明一个整型指针p

初始化指针：指针变量声明后，默认不指向任何变量，需要将其初始化为一个有效的内存地址。有以下两种方式可以初始化指针：

a. 将指针指向一个已经存在的变量的地址：

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 int num = 10; // 定义一个整型变量num
   int* p = &num; // p指向num变量的地址

b. 使用new关键字在堆内存上分配一块新的内存，并将指针指向该内存地址：

cpp 复制代码

 int* p = new int; // 在堆内存上分配一个整型变量的空间，并将p指向该地址

解引用指针：使用解引用操作符"*"来获取指针所指向变量的值。例如：

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int num = 10; // 定义一个整型变量num
int* p = &num; // p指向num变量的地址
int value = *p; // 解引用p，将num变量的值赋给value

需要注意的是，操作指针时应当确保指针指向的内存地址是有效的，避免出现野指针的问题。同时，在使用完指针后，也应当进行内存释放，避免内存泄漏现象的发生。

3.普通指针的用处

指针在C++中扮演着极其重要的角色，它的主要用途包括但不限于以下几点：

内存寻址：

指针允许直接操作内存地址，可以定位和访问内存中任意位置的数据。通过指针，你可以直接读取或修改位于特定内存地址处的值，这是C++中最底层的数据操作方式之一。

动态内存管理：

使用指针配合new和delete操作符可以动态地分配和释放内存空间，创建在编译时大小未知的对象或数组。例如，你可以根据运行时的需要创建一个新的整数数组：

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int *pArray = new int[10]; // 动态分配一个包含10个整数的数组
// 使用数组...
delete[] pArray; // 释放数组空间

数据结构实现：

在实现链表、树、图等复杂数据结构时，节点之间通常通过指针相连，形成灵活的链接关系。指针使得数据结构可以根据需要扩展和收缩，实现高效的插入、删除和搜索操作。

函数参数传递：

指针可以用来传递大型数据结构的地址，代替复制整个数据结构，从而节省内存和提高效率。通过指针传递参数，还能实现实现数据的"传址"而非"传值"。

函数指针：

函数指针可以存储函数的地址，通过函数指针可以实现函数回调、策略模式等功能，使得程序设计更加灵活。

数组操作：

指针可以用来遍历数组，因为数组的名称本质上就是一个指向数组首元素的指针。通过递增或递减指针，可以顺序访问数组中的每一个元素。

结构体和类成员访问：

在C++中，this指针指向当前对象的内存地址，通过this可以方便地访问类的成员变量和成员函数。

效率优化：

在某些情况下，使用指针代替拷贝操作可以提高程序性能，尤其是在处理大量数据时，直接操作指针指向的内存比频繁复制数据更有效率。

综上所述，指针是C++编程中不可或缺的一部分，它为开发者提供了对内存和数据操作的强大控制能力，但同时也要求更高的编程技巧和对内存管理的深刻理解。

4.指针的分类

指针的分类主要有以下几种：

空指针（NULL）：空指针是指未指向任何有效对象或函数的指针。可以通过将指针赋值为NULL或使用初始化方式来创建一个空指针。例如，

cpp 复制代码

int* ptr = NULL;
int* ptr = nullptr;

野指针：野指针是指未初始化或指向无效内存地址的指针。使用野指针可能导致程序崩溃或产生未定义行为。避免使用野指针，可以通过初始化指针变量或赋予有效的地址来避免。

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int* ptr; // 声明但未给予初始值，可能是野指针
int* ptr = new int; // 分配了一块未初始化的内存，也可能是野指针

空悬指针（Dangling Pointer）：空悬指针是指指向已经释放或无效的内存地址的指针。当释放了一块内存后，指向该内存的指针仍然存在，但该指针就成为了空悬指针。使用空悬指针可能导致程序的不可预测行为，应当避免使用。

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int* ptr = new int;
delete ptr;
// 此时ptr成为了一个空悬指针

有效指针：有效指针是指指向有效内存地址的指针。通过合法的内存分配或指向已存在的对象来创建有效指针。

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int num = 10;
int* ptr = &num; // 指向num的有效指针

常量指针：常量指针是指指向常量对象的指针，即指针所指向的对象是不可修改的。通过const关键字来定义常量指针。

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int num = 10;
const int* ptr = &num; // ptr是一个指向常量int的指针，不可修改num的值

空指针常量：空指针常量是指指向常量的空指针，不可通过指针修改所指向的对象。

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const int* ptr = nullptr; // ptr是一个指向常量int的空指针

这些是指针的主要分类，了解它们的特性和使用方法非常重要，可以在编程中避免一些常见的错误和问题。

5.普通指针的练习

题目：实现一个程序，要求使用普通指针变量实现以下功能：

输入一个整数n，创建一个长度为n的整型数组；

输入n个整数，将这些整数存储到数组中；

输出数组中的所有元素；

计算数组中的最大值和最小值，并输出；

释放数组内存。

知识点：动态分配内存，指针的使用。

步骤：

声明一个指针变量int* arr，并将其初始化为NULL；
输入一个整数n；
使用动态内存分配函数malloc为数组分配内存空间，将返回的地址赋值给arr；
使用循环，输入n个整数并存储到数组中；
使用循环，输出数组中的所有元素；
使用循环，计算数组中的最大值和最小值；
输出最大值和最小值；
释放arr指向的内存空间。

完整代码如下：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int* arr = NULL;
    int n, i;
    int max, min;

    printf("请输入数组的长度：");
    scanf("%d", &n);

    // 动态内存分配
    arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));

    printf("请输入%d个整数：\n", n);
    for (i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d", &arr[i]);
    }

    printf("数组中的元素为：\n");
    for (i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    // 计算最大值和最小值
    max = min = arr[0];
    for (i = 1; i < n; i++) {
        if (arr[i] > max) {
            max = arr[i];
        }
        if (arr[i] < min) {
            min = arr[i];
        }
    }

    printf("数组的最大值为%d，最小值为%d。\n", max, min);

    // 释放内存
    free(arr);

    return 0;
}

总结

本篇博客到这里就结束了，感谢大家的支持与观看，如果有好的建议欢迎留言，谢谢大家啦！