第七講 ?指針與引用

一 ?指 針

1 ?指針變量的定義與使用

• 指針的定義格式 格式： 目標數(shù)據(jù)對象類型 * 指針變量名稱; 例一：定義 p 為指向整數(shù)的指針： int * p; 例二：定義 p 為指向結(jié)構(gòu)體類型的指針： struct POINT{ int x, y; }; POINT * p;

• 多個指針變量的定義 例三： int * p, * q; 例四： typedef int * PINT; PINT p, q;

• 取址操作符“&” 獲取數(shù)據(jù)對象的地址，可將結(jié)果賦給指針變量 示例： int n = 10; int * p; p = &n; int * q; q = p;

• 引領(lǐng)操作符“*” 獲取指針所指向的目標數(shù)據(jù)對象 例一： int m, n = 10; int * q = &n; m = *q; 使得 m 為 10 例二（接上例）： *q = 1;使得 n 為 1 ?

• 指針的意義與作用 a.作為函數(shù)通信的一種手段 使用指針作為函數(shù)參數(shù)，不僅可以提高參數(shù)傳遞效率， 還 可以將該參數(shù)作為函數(shù)輸出集的一員，帶回結(jié)果 b.作為構(gòu)造復雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的手段 使用指針構(gòu)造數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)，形成復雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) c.作為動態(tài)內(nèi)存分配和管理的手段 在程序執(zhí)行期間動態(tài)構(gòu)造數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián) d.作為執(zhí)行特定程序代碼的手段 使用指針指向特定代碼段，執(zhí)行未來才能實現(xiàn)的函數(shù) ?

2 ?指針與函數(shù)

• 數(shù)據(jù)交換函數(shù)

  例：編寫程序互換兩個整型數(shù)據(jù)對象的值，要求使用函數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)對象值的互換

  ?#include <iostream>
  ?using namespace std;
  ?void Swap( int * x, int * y );
  ?int main()
  ?{
  ?int m = 10, n = 20;
  ?#ifndef NDEBUG
  ?cout << "main (before swapped): m = " << m << "; n = " << n << endl;
  ?#endif
  ?Swap( &m, &n ); /* 調(diào)用Swap函數(shù)互換目標數(shù)據(jù)對象的值 */
  ?#ifndef NDEBUG
  ?cout << "main (after swapped): m = " << m << "; n = " << n << endl;
  ?#endif
  ?return 0;
  ?}
  ?void Swap( int * x, int * y )
  ?{
  ?int t;
  ?if( !x || !y ){
  ?cout << "Swap: Parameter(s) illegal." << endl;
  ?exit(1);
  ?}
  ?#ifndef NDEBUG
  ?cout << "Swap (before swapped): *x = " << *x << "; *y = " << *y << endl;
  ?#endif
  ?t = *x;
  ?*x = *y;
  ?*y = t;
  ?#ifndef NDEBUG
  ?cout << "Swap (after swapped): *x = " << *x << "; *y = " << *y << endl;
  ?#endif
  ?}

  
  

• 常量指針與指針常量

  常量指針：指向常量的指針 性質(zhì)：不能通過指針修改目標數(shù)據(jù)對象的值，但可以改變指針值，使其指向其他地方 示例一： int n = 10; const int * p = &n; 典型使用場合：作為函數(shù)參數(shù)，表示函數(shù)內(nèi)部不能修改指針所指向的目標數(shù)據(jù)對象值 示例二： void PrintObject( const int * p ); 指針常量：指針指向的位置不可變化 性質(zhì)：不可將指針指向其他地方，但可改變指針所指向的目標數(shù)據(jù)對象值 示例三： int n = 10; int * const p = &n; 指針常量和其他常量一樣，必須在定義時初始化 常量指針常量：指向常量的指針常量（指針的雙重只讀屬性） 性質(zhì)：指針值不可改變，指向的目標數(shù)據(jù)對象值也不可改變 示例四： const int n = 10; const int * const p = &n; 典型使用場合：主要作為函數(shù)參數(shù)使用 ?

• 返回指針的函數(shù)

  指針類型可以作為函數(shù)返回值 函數(shù)內(nèi)部返回某個數(shù)據(jù)對象的地址 調(diào)用函數(shù)后將返回值賦值給某個指針 特別說明： 不能返回函數(shù)內(nèi)部定義的局部變量地址 程序示例 int global = 0; int * ReturnPointer() { return &global; }

  
  

3 ?指針與復合數(shù)據(jù)類型 ?

• 指針與數(shù)組 數(shù)據(jù)對象地址的計算指針關(guān)系運算 可以測試兩個指針是否相等 例一：設(shè) p、 q 為指針，則 p == q 測試兩個指針是否指向同一個目 標數(shù)據(jù)對象 空指針： NULL 指針值 0：表示指針不指向任何地方，表示為 NULL 例二：設(shè) p 為指針，則 p = NULL 表示 p 不指向任何目標數(shù)據(jù)對象 例三（測試指針 p 是否有意義）： if( p != NULL ) 等價于 if( p ) 使用指針前一定要測試其是否有意義！ ?

  作為函數(shù)參數(shù)的指針與數(shù)組

  指針與數(shù)組的可互換性

  多維數(shù)組參數(shù)的傳遞

  
  

• 指針與結(jié)構(gòu)體 指向結(jié)構(gòu)體的指針 指針作為結(jié)構(gòu)體類型的成員 ?

二 ?字符串

• 字符數(shù)組

  字符數(shù)組的定義：與普通數(shù)組定義格式相同 示例： char s[9] = { 'C', 'P', 'P', '-', 'P', 'r', 'o', 'g' ，‘/0’};

• 字符指針

• 字符串整體

• C標準字符串庫:"cstring"

• C++字符串類:"string"

三 ?動態(tài)存儲管理

• C格式： malloc/free

  malloc 函數(shù)的一般用法 首先定義特定類型的指針變量： char * p; 調(diào)用 malloc 函數(shù)分配內(nèi)存： p = (char *)malloc(11); 參數(shù)表示所需要分配的存儲空間大小，以字節(jié)為單位 例：若要分配能夠保存 10 個字符的字符串，分配 11 個字節(jié)（字 符串結(jié)束標志也要分配空間） 將返回值轉(zhuǎn)換為 char * 類型賦值給原指針，使 p 指向新分配空間 的匿名目標數(shù)據(jù)對象 ?

  free 函數(shù)的一般用法 傳遞一個指向動態(tài)分配內(nèi)存的目標數(shù)據(jù)對象的指針 示例一： char * p; p = (char *)malloc(11); free(p); 示例二： int * p = ( int * )malloc( 10 * sizeof( int ) ); free( p ); 示例二分配能夠容納 10 個整數(shù)的連續(xù)存儲空間，使 p 指向該空間的基地址，最后調(diào)用 free 函數(shù)釋放 p 指向的整個空間 特別說明：有分配就有釋放 free 函數(shù)釋放的是 p 指向的目標數(shù)據(jù)對象的空間，而不是 p 本身的存儲空間 調(diào)用 free 函數(shù)后， p 指向的空間不再有效，但 p 仍指向它 為保證在釋放目標數(shù)據(jù)對象空間后，不會再次使用 p 訪問，建議按照下述格式 書寫代碼： free( p ); p = NULL;

• C++格式： new/delete

  new/new[ ] 操作符

  動態(tài)創(chuàng)建單個目標數(shù)據(jù)對象 分配目標對象： int * p; p = new int; *p = 10; 分配目標對象： int * p; p = new( int ); *p = 10; 分配目標對象并初始化： int * p; p = new int(10); // 將 *p 初 始化為 10 分配目標對象并初始化： int * p; p = new(int)(10); 動態(tài)創(chuàng)建多個目標數(shù)據(jù)對象 分配數(shù)組目標對象： int * p; p = new int[8]; // 分配 8 個元素 的整數(shù)數(shù)組 ?

  delete/delete[ ] 操作符

  釋放單個目標數(shù)據(jù)對象 釋放目標對象： int * p; p = new int; *p = 10; delete p; 釋放多個目標數(shù)據(jù)對象 釋放數(shù)組目標對象： int * p; p = new int[8]; delete[] p; 不是delete p[ ]! ?

• 空懸指針問題 所有權(quán)的重疊：指針賦值操作導致兩個指針數(shù)據(jù)對象指向同樣的目 標數(shù)據(jù)對象，即兩個指針都聲稱“自己擁有目標數(shù)據(jù)對象的所有權(quán)” 示例： int *p, *q; q = ( int* )malloc( sizeof(int) ); p = q; 產(chǎn)生原因：如果在程序中通過某個指針釋放了目標數(shù)據(jù)對象，另一 指針并不了解這種情況，它仍指向不再有效的目標數(shù)據(jù)對象，導致 空懸指針 示例： free( p ); p = NULL; // q 為空懸指針，仍指向原處

  解決方案 確保程序中只有惟一一個指針擁有目標數(shù)據(jù)對象，即只有它負責目標數(shù)據(jù)對象的存儲管理，其它指針只可訪問，不可管理；若目標數(shù)據(jù)對象仍有存在價值，但該指針不再有效，此時應(yīng)進行所有權(quán)移交 在一個函數(shù)中，確保最多只有一個指針擁有目標數(shù)據(jù)對象，其它指針即使存在，也僅能訪問，不可管理 如果可能，在分配目標數(shù)據(jù)對象動態(tài)內(nèi)存的函數(shù)中釋放內(nèi)存，如main函數(shù)分配的內(nèi)存在 main 函數(shù)中釋放退一步，如果上述條件不滿足，在分配目標數(shù)據(jù)對象動態(tài)內(nèi)存的函數(shù)的主調(diào)函數(shù)中釋放內(nèi)存，即將所有權(quán)移交給上級函數(shù)級級上報，層層審批 ?

四 ?引 用 ?

1 ?引用類型

• 引用的定義 定義格式： 數(shù)據(jù)類型& 變量名稱 = 被引用變量名稱； 示例： int a; int & ref = a;

• 引用的性質(zhì) 引用類型的變量不占用單獨的存儲空間 為另一數(shù)據(jù)對象起個別名，與該對象同享存儲空間

• 特殊說明 引用類型的變量必須在定義時初始化 此關(guān)聯(lián)關(guān)系在引用類型變量的整個存續(xù)期都保持不變 對引用類型變量的操作就是對被引用變量的操作 ?

2 ?引用作為函數(shù)參數(shù) ?

• 引用的最大意義：作為函數(shù)參數(shù) 參數(shù)傳遞機制：引用傳遞，直接修改實際參數(shù)值 使用格式： 返回值類型 函數(shù)名稱( 類型 & 參數(shù)名稱)； 函數(shù)原型示例： void Swap( int & x, int & y ); 函數(shù)實現(xiàn)示例： void Swap( int & x, int & y ){ int t; t = x; x = y; y = t; return; } 函數(shù)調(diào)用示例： int main(){ int a = 10, b = 20; Swap( a, b ); return 0; }

3 ?引用作為函數(shù)返回值 ?

• 常量引用：僅能引用常量，不能通過引用改變目標對象值；引用本身 也不能改變引用對象

• 引用作為函數(shù)返回值時不生成副本 函數(shù)原型示例： int & Inc( int & dest, const int & alpha ); 函數(shù)實現(xiàn)示例： int & Inc( int & dest, const int & alpha ){ dest += alpha; return dest; } 函數(shù)調(diào)用示例：引用類型返回值可以遞增 int main(){ int a = 10, b = 20, c; Inc( a, b ); c = Inc(a, b)++; return 0; }