清华大学《C++语言程序设计基础》线上课程笔记04---指针
指针
static int i; static int* ptr = &i;
- 此处的*表示ptr是指针类型(地址类型),用来存放目标数据的地址
- 其本身也有地址,所以又指向指针的指针;
- *前面的 int 代表其指向的数据类型是 int 型,从目标i的起始单元地址取 int 数据类型字节长度的内容进行处理;
*ptr=3;
- 此处的 * 表示指针运算,即寻址过程,按照地址寻找数据单元;
其逆运算为 & 地址运算,即返回数据单元的起始地址.
指针变量的初始化
定义变量后不进行初始化,会默认存储垃圾数据;
指针变量必须存储合法取得的地址;
int a; //1. int *pa = &a;
1.用变量地址作为初值时,该变量必须在指针初始化之前已声明过,且变量类型应与指针类型一致;
2.可以用一个已有合法值的指针去初始化另一个指针变量;(没找到例子)
3.不要用一个内部(局部)非静态变量去初始化 static 指针。(局部变量消亡后原本的地址就没有了意义,或者存储了其他数据)
指针变量的赋值
向指针变量赋的值必须是地址常量或变量,不能是普通整数,
例如:
1.通过地址运算“&”求得已定义的变量和对象的起始地址;
2.动态内存分配成功时返回的地址.
- 允许定义或声明指向void类型的指针。该指针可以被赋予任何类型对象的地址,但只用来存放地址,不能进行指针运算.
void *general; //void类型指针的使用 int main() { //!void voidobject; 错,不能声明 void 类型的变量,编译器无法分配存储区域大小 void *pv; //对,可以声明void类型的指针 int i = 5; pv = &i; //void类型指针指向整型变量 int *pint = static_cast<int *>(pv); //void指针转换为int指针 cout << "*pint = " << *pint << endl; return 0; }
p.s.空指针
int *p=0; double *q=null; //这两种为旧时代的用法,有隐藏 bug float *a=nullptr;//c++11标准后的安全空指针
指向常量的指针
指针存储的地址可以更改,但不能改变所指向的对象的值
int a; const int *p1 = &a; //p1是指向常量的指针 int b; p1 = &b; //正确,p1本身的值可以改变 *p1 = 1; //编译时出错,不能通过p1改变所指的对象
指针类型的常量
若声明指针常量,则指针本身的值不能被改变。
int a; int * const p2 = &a; p2 = &b; //错误,p2是指针常量,值不能改变
指针的算术运算
short a[4]; short* p=a; //数组名便是数组首地址a[0] *(p+2)等同于a[2]; p++后指针往后移动一个short类型长度,读取下一个short类型数据;
- 运算的结果值取决于指针指向的数据类型,总是指向一个完整数据的起始位置;
- 当指针指向连续存储的同类型数据时,指针与整数的加减运和自增自减算才有意义。
因为如果是单个变量,算术运算后移动了n个数据类型的长度,取到的是无意义数据.
指针类型的关系运算
- 指向相同类型数据的指针之间可以进行各种关系运算;
-
指向不同数据类型的指针,以及指针与一般整数变量之间的关系运算是无意义的;
p.s.可以和零之间进行等于或不等于的关系运算,来判断是不是空指针.
例如:p==0或p!=0
用指针访问数组元素
int a[10], *pa; pa=&a[0]; 或 pa=a;
pa就是a[0],(pa+1)就是a[1],... ,*(pa+i)就是a[i];
a[i], *(pa+i), *(a+i), pa[i]都是等效的。
int a[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 }; 1. for (int i = 0; i < 10; i++) cout << a[i] << " "; 2. for (int *p = a; p < (a + 10); p++) //此处a为首地址,a+10此处运算类似指针的算术运算,是地址往后移动10个a类型的长度 cout << *p << " "; 3. for (int i = 0; i < 10; i++) cout << *(a+i) << " "; 4. for (int *p = a,i=0; i<10; i++) cout << p[i] << " ";
指针数组
int main() { int line1[] = { 1, 0, 0 }; //矩阵的第一行 int line2[] = { 0, 1, 0 }; //矩阵的第二行 int line3[] = { 0, 0, 1 }; //矩阵的第三行 int *pline[3] = { line1, line2, line3 }; //定义整型指针数组并初始化 //输出矩阵 for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) cout << pline[i][j] << " "; //此处pline[1]等价于数组名line1,所以可以套用“数组名+下标”的方式表示数组中的某一个数据,即pline[0][1]等价于line1[1]; cout << endl; }
指针数组与二维数组的显著区别在于:
- 二维数组的每一个行都是等长的;
- 而指针数组是用多个一维数组进行堆砌,形成一个类似二维数组的集合,每一行可以不等长;
以指针作为函数参数
为什么需要用指针做参数?
1.需要数据双向传递时(引用也可以达到此效果)
用指针作为函数的参数,可以使被调函数通过形参指针存取主调函数中实参指针指向的数据,实现数据的双向传递
2.需要传递一组数据,只传首地址运行效率比较高;
实参是数组名时,形参可以是指针
和引用一样,如果只想读取数据而不想让其更改数据,可以使用指向常量的指针
const int* p;
指针类型的函数
若函数的返回值是指针,该函数就是指针类型的函数
int* function();
- 不要将非静态局部地址用作函数的返回值(非静态局部变量返回时已经消亡);
-
返回的指针要确保在主调函数中是有效、合法的地址;
比如:1.主函数定义的数组;
2.在子函数中通过动态内存分配new操作取得的内存地址,但要记得在主函数中进行delete;
函数指针
函数为: int example(int a) 指向该函数的指针为: int (*function)(int) //名字可以随便起 p.s.与指针类型的函数区别在于: 将*和函数名包含起来的小括号()+后面小括号里的参数类型 int *function(); int* function() //返回int*,即int型指针的函数
指针保存内存地址;
函数的代码在内存中拥有地址;
所以可用指针存取函数代码首地址,并据此指向函数.
函数指针的典型用途——实现函数回调
int compute(int a, int b, int(*func)(int, int)) { return func(a, b);} int max(int a, int b) { return ((a > b) ? a: b);} int min(int a, int b) { return ((a < b) ? a: b);} int sum(int a, int b) { return a + b;} res = compute(a, b, & max);//将函数代码首地址传给函数指针 res = compute(a, b, & min); res = compute(a, b, & sum);
对象指针
point a(5,10); piont *ptr; ptr=&a; 对象指针名->成员名 例:ptr->getx() 相当于 (*ptr).getx();
this 指针
- 指向当前对象自己;
- 隐含于类的每一个非静态成员函数中;
- 当通过一个对象调用成员函数时,系统先将该对象的地址赋给this指针,然后调用成员函数,成员函数对对象的数据成员进行操作时,就隐含使用了this指针。
例如:point类的getx函数中的语句: return x; 相当于: return this->x; //指向调用该函数的类的实例化对象
动态内存分配
指针不可替代的作用
动态申请内存操作符 new
- new 类型名t(初始化参数列表)
point *ptr1 = new point(1,2);
- 在程序执行期间,申请用于存放t类型对象的内存空间,并依初值列表赋以
初值。 - 结果值(不一定成功):成功:t类型的指针,指向新分配的内存;失败:抛出异常。
释放内存操作符 delete
释放指针p所指向的内存
分配和释放动态数组
写程序时不知道要用到的数据规模有多大时,可以动态创建数组,用完后主动释放;
new 类型名t [ 数组长度 ]; delete[] 数组名p 例子: point *ptr = new point[2]; //创建对象数组 ptr[0].move(5, 10); //通过指针访问数组元素的成员,首地址名+下标 ptr[1].move(15, 20); delete[] ptr; //删除整个对象数组
动态创建多维数组
new 类型名t[第1维长度][第2维长度]…; 例子1: char (*fp)[3]; //去掉第一个[],留下剩下的值 fp = new char[2][3]; //fp获得第一行的首地址, fp+1 指向第二行的首地址 例子2: int (*cp)[9][8] = new int[7][9][8]; for (int i = 0; i < 7; i++) for (int j = 0; j < 9; j++) for (int k = 0; k < 8; k++) cout << cp[i][j][k] << " "; delete[] cp;
将动态数组封装成类(可用vector代替该功能)
- 更加简洁,便于管理;
- 可以在访问数组元素前检查下标是否越界
class arrayofpoints { //动态数组类 public: arrayofpoints(int size) : size(size){ //构造函数 points = new point[size]; //创建动态数组 } ~arrayofpoints() { //析构函数 cout << "deleting..." << endl; delete[] points; } point& element(int index) { //返回引用可以用来操作封装数组对象内部的数组元素,返回值则只是一份副本 assert(index >= 0 && index < size); //检查是否越界 return points[index]; } private: point *points; //指向动态数组首地址 int size; //数组大小 } int count; cout << "please enter the count of points: "; cin >> count; arrayofpoints points(count); //创建数组对象 points.element(0).move(5, 0); //对象.move() points.element(1).move(15, 20);
智能指针(c++11)
- unique_ptr :不允许多个指针共享资源,指针地址不能被复制,但可以用标准库中的move函数转移到其他指针中,转移后原指针被清空. - shared_ptr :多个指针共享资源 - weak_ptr :可复制shared_ptr,但其构造或者释放对资源不产生影响 - 仅作了解;