C++作為一種支持面向?qū)ο缶幊痰母呒壵Z言，除了基本的數(shù)據(jù)類型，還引入了指針這一重要特性。指針是C++中的一種變量類型，它用于存儲另一個變量的內(nèi)存地址，而不是直接存儲數(shù)據(jù)值。指針是C++語言中非常強大且靈活的工具，它不僅能提高程序的效率，還能實現(xiàn)一些高級特性，如動態(tài)內(nèi)存管理、函數(shù)指針、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建等。小編將詳細介紹C++指針的定義、使用方法及相關概念，幫助讀者掌握指針的基本用法。
一、什么是指針?
指針是存儲內(nèi)存地址的變量。與普通變量不同，普通變量直接存儲數(shù)據(jù)值，而指針變量存儲的是另一個變量的內(nèi)存地址。通過指針，我們可以間接地訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。
指針的核心概念包括：
指針類型：指針的類型決定了它所指向的變量的類型。例如，int*指針指向一個int類型的變量，double*指針指向一個double類型的變量。
內(nèi)存地址：指針保存的是變量在內(nèi)存中的地址(即指針變量的值)，而不是變量的實際值。
二、指針的定義
在C++中，定義指針的語法格式為：
cppCopy Codetype* pointer_name;
其中，type是指針所指向的變量的類型，pointer_name是指針的變量名。
例如：
cppCopy Codeint* ptr; // 定義一個指向int類型的指針
double* dptr; // 定義一個指向double類型的指針
在這些定義中，ptr和dptr是指針變量，它們分別指向int類型和double類型的變量。
三、指針的使用
1. 獲取變量的地址：取地址運算符 &
要將變量的地址賦給指針，可以使用取地址運算符 &。這個運算符可以獲取變量的內(nèi)存地址。
例如：
cppCopy Codeint num = 10; // 普通變量
int* ptr; // 定義一個指針
ptr = # // 獲取num的地址并賦給ptr
在這個例子中，&num獲取了num變量的內(nèi)存地址，并將其賦給指針ptr。
2. 訪問指針指向的值：解引用運算符 *
指針不僅存儲地址，還可以通過**解引用運算符 ***來訪問指針所指向的變量的值。
cppCopy Codeint num = 10;
int* ptr = # // ptr指向num的地址
std::cout << *ptr; // 輸出指針ptr指向的值，即10
這里，*ptr表示訪問ptr指向的內(nèi)存地址中的值，也就是num的值。
3. 指針的初始化
指針可以在定義時直接初始化，也可以后續(xù)進行賦值。
cppCopy Codeint num = 10;
int* ptr = # // 定義指針并初始化
如果指針沒有初始化，它會含有一個不確定的值，這時訪問該指針會導致未定義行為，因此使用指針之前一定要初始化它。
4. 空指針(nullptr)
在C++11之后，推薦使用nullptr來表示空指針?？罩羔樖且粋€不指向任何有效內(nèi)存的指針。
cppCopy Codeint* ptr = nullptr; // 指針初始化為空
nullptr比NULL更安全，它有明確的類型，避免了NULL可能帶來的類型不匹配問題。
四、指針的常見應用
1. 動態(tài)內(nèi)存分配
C++允許通過指針動態(tài)分配內(nèi)存。使用new運算符可以在堆上分配內(nèi)存，并返回一個指向分配內(nèi)存的指針。
cppCopy Codeint* ptr = new int; // 動態(tài)分配一個int類型的內(nèi)存
*ptr = 100; // 給動態(tài)分配的內(nèi)存賦值
std::cout << *ptr; // 輸出100
delete ptr; // 釋放動態(tài)分配的內(nèi)存
這里，new用于在堆上分配內(nèi)存，delete用于釋放內(nèi)存。使用new和delete可以避免內(nèi)存泄漏。
2. 指針與數(shù)組
指針與數(shù)組之間有密切的關系。數(shù)組名本身就是指向數(shù)組首元素的指針。因此，我們可以通過指針訪問數(shù)組元素。
cppCopy Codeint arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* ptr = arr; // 指針指向數(shù)組的首元素
std::cout << *(ptr + 2); // 輸出數(shù)組的第三個元素，即3
在這個例子中，ptr + 2表示指向數(shù)組arr中第三個元素的位置，通過解引用操作符*訪問該元素的值。
3. 函數(shù)指針
函數(shù)指針是指向函數(shù)的指針，允許在運行時動態(tài)選擇函數(shù)進行調(diào)用。
cppCopy Code#include <iostream>
void greet() {
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
int main() {
void (*func_ptr)() = &greet; // 定義函數(shù)指針并指向greet函數(shù)
func_ptr(); // 調(diào)用greet函數(shù)
return 0;
}
在此例中，func_ptr是一個指向greet函數(shù)的指針，使用(*func_ptr)()來調(diào)用函數(shù)。
4. 指針與結(jié)構(gòu)體
指針在結(jié)構(gòu)體中的應用也非常常見?？梢酝ㄟ^指針訪問結(jié)構(gòu)體成員。
cppCopy Code#include <iostream>
struct Person {
std::string name;
int age;
};
int main() {
Person person = {"John", 30};
Person* ptr = &person;
std::cout << ptr->name << ", " << ptr->age << std::endl; // 通過指針訪問結(jié)構(gòu)體成員
return 0;
}
在這個例子中，ptr->name和ptr->age通過指針訪問結(jié)構(gòu)體Person的成員。
五、指針的注意事項
懸空指針(Dangling Pointer)：當指針指向的內(nèi)存被釋放后，指針依然保留原地址，這時的指針就稱為懸空指針。懸空指針會導致程序崩潰或未定義行為。確保釋放內(nèi)存后將指針設為nullptr。
野指針(Wild Pointer)：野指針是指沒有初始化的指針，使用野指針會導致程序出現(xiàn)不可預知的行為。在使用指針之前，確保它已經(jīng)被初始化。
內(nèi)存泄漏：當使用new分配內(nèi)存后，如果沒有正確調(diào)用delete釋放內(nèi)存，就會造成內(nèi)存泄漏。因此，必須在不需要使用內(nèi)存時及時釋放。
指針運算：C++支持指針的運算，如指針加減、指針比較等操作，但要小心指針越界訪問。
指針是C++中一個非常重要且強大的特性。通過指針，程序員可以直接操作內(nèi)存，動態(tài)分配內(nèi)存，操作數(shù)組、結(jié)構(gòu)體，甚至調(diào)用函數(shù)等。然而，指針的使用也帶來了一些潛在的風險，如懸空指針、野指針和內(nèi)存泄漏等問題。因此，使用指針時需要格外小心，確保指針的初始化、內(nèi)存的釋放以及避免指針越界等問題。
