全國計算機等級考試二級：C++指針基礎入門

　　什么是指針?

　　其實指針就像是其它變量一樣，所不同的是一般的變量包含的是實際的真實的數(shù)據(jù)，而指針是一個指示器，它告訴程序在內(nèi)存的哪塊區(qū)域可以找到數(shù)據(jù)。這是一個非常重要的概念，有很多程序和算法都是圍繞指針而設計的，如鏈表。

　　開始學習

　　如何定義一個指針呢?就像你定義一個其它變量一樣，只不過你要在指針名字前加上一個星號。我們來看一個例子：下面這個程序定義了兩個指針，它們都是指向整型數(shù)據(jù)。

　　int* pNumberOne;

　　int* pNumberTwo;

　　你注意到在兩個變量名前的“p”前綴了嗎?這是程序員通常在定義指針時的一個習慣，以提高便程序的閱讀性，表示這是個指針�，F(xiàn)在讓我們來初始化這兩個指針：

　　pNumberOne = &some_number;

　　pNumberTwo = &some_other_number;

　　&號讀作“什么的地址”，它表示返回的是變量在內(nèi)存中的地址而不是變量本身的值。在這個例子中，pNumberOne 等于some_number的地址，所以現(xiàn)在pNumberOne指向some_number. 如果現(xiàn)在我們在程序中要用到some_number，我們就可以使用pNumberOne.

　　我們來學習一個例子：在這個例子中你將學到很多，如果你對指針的概念一點都不了解，我建議你多看幾遍這個例子，指針是個很復雜的東西，但你會很快掌握它的。

　　這個例子用以增強你對上面所介紹內(nèi)容的了解。它是用C編寫的(注：原英文版是用C寫的代碼，譯者重新用C++改寫寫了所有代碼，并在DEV C++ 和VC++中編譯通過!)

　　#include

　　void main()

　　{

　　// 聲明變量：

　　int nNumber;

　　int *pPointer;

　　// 現(xiàn)在給它們賦值：

　　nNumber = 15;

　　pPointer = &nNumber;

　　//打印出變量nNumber的值：

　　cout<<"nNumber is equal to :"<< nNumber<

　　// 現(xiàn)在通過指針改變nNumber的值：

　　*pPointer = 25;

　　//證明nNumber已經(jīng)被上面的程序改變

　　//重新打印出nNumber的值:

　　cout<<"nNumber is equal to :"<

　　}

　　通讀一下這個程序，編譯并運行它，務必明白它是怎樣工作的。如果你完成了，準備好，開始下一小節(jié)。

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　　陷井!

　　試一下，你能找出下面這段程序的錯誤嗎?

　　#include

　　int *pPointer;

　　void SomeFunction();

　　{

　　int nNumber;

　　nNumber = 25;

　　//讓指針指向nNumber:

　　pPointer = &nNumber;

　　}

　　void main()

　　{

　　SomeFunction(); //為pPointer賦值

　　//為什么這里失敗了?為什么沒有得到25

　　cout<<"Value of *pPointer: "<<*pPointer<

　　}

　　這段程序先調(diào)用了SomeFunction函數(shù)，創(chuàng)建了個叫nNumber的變量，接著讓指針pPointer指向了它�？墒菃栴}出在哪兒呢?當函數(shù)結束后，nNumber被刪掉了，因為這一個局部變量。局部變量在定義它的函數(shù)執(zhí)行完后都會被系統(tǒng)自動刪掉。也就是說當SomeFunction 函數(shù)返回主函數(shù)main()時，這個變量已經(jīng)被刪掉，但pPointer還指著變量曾經(jīng)用過的但現(xiàn)在已不屬于這個程序的區(qū)域。如果你還不明白，你可以再讀讀這個程序，注意它的局部變量和全局變量，這些概念都非常重要。

　　但這個問題怎么解決呢?答案是動態(tài)分配技術。注意這在C和C++中是不同的。由于大多數(shù)程序員都是用C++，所以我用到的是C++中常用的稱謂。

　　動態(tài)分配

　　動態(tài)分配是指針的關鍵技術。它是用來在不必定義變量的情況下分配內(nèi)存和讓指針去指向它們。盡管這么說可能會讓你迷惑，其實它真的很簡單。下面的代碼就是一個為一個整型數(shù)據(jù)分配內(nèi)存的例子：

　　int *pNumber;

　　pNumber = new int;

　　第一行聲明一個指針pNumber.第二行為一個整型數(shù)據(jù)分配一個內(nèi)存空間，并讓pNumber指向這個新內(nèi)存空間。下面是一個新例，這一次是用double雙精型：

　　double *pDouble;

　　pDouble = new double;

　　這種格式是一個規(guī)則，這樣寫你是不會錯的。

　　但動態(tài)分配又和前面的例子有什么不同呢?就是在函數(shù)返回或執(zhí)行完畢時，你分配的這塊內(nèi)存區(qū)域是不會被刪除的所以我們現(xiàn)在可以用動態(tài)分配重寫上面的程序：

　　#include

　　int *pPointer;

　　void SomeFunction()

　　{

　　// 讓指針指向一個新的整型

　　pPointer = new int;

　　*pPointer = 25;

　　}

　　void main()

　　{

　　SomeFunction(); // 為pPointer賦值

　　cout<<"Value of *pPointer: "<<*pPointer<

　　}

　　通讀這個程序，編譯并運行它，務必理解它是怎樣工作的。當SomeFunction 調(diào)用時，它分配了一個內(nèi)存，并讓pPointer指向它。這一次，當函數(shù)返回時，新的內(nèi)存區(qū)域被保留下來，所以pPointer始終指著有用的信息，這是因為了動態(tài)分配。但是你再仔細讀讀上面這個程序，雖然它得到了正確結果，可仍有一個嚴重的錯誤。

　　分配了內(nèi)存，別忘了回收太復雜了，怎么會還有嚴重的錯誤!其實要改正并不難。問題是：你動態(tài)地分配了一個內(nèi)存空間，可它絕不會被自動刪除。也就是說，這塊內(nèi)存空間會一直存在，直到你告訴電腦你已經(jīng)使用完了�？山Y果是，你并沒有告訴電腦你已不再需要這塊內(nèi)存空間了，所以它會繼續(xù)占據(jù)著內(nèi)存空間造成浪費，甚至你的程序運行完畢，其它程序運行時它還存在。當這樣的問題積累到一定程度，最終將導致系統(tǒng)崩潰。所以這是很重要的，在你用完它以后，請釋放它的空間，如：delete pPointer;這樣就差不多了，你不得不小心。在這你終止了一個有效的指針(一個確實指向某個內(nèi)存的指針)。

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　　下面的程序，它不會浪費任何的內(nèi)存：

　　#include

　　int *pPointer;

　　void SomeFunction()

　　{

　　// 讓指針指向一個新的整型

　　pPointer = new int;

　　*pPointer = 25;

　　}

　　void main()

　　{

　　SomeFunction(); //為pPointer賦值

　　cout<<"Value of *pPointer: "<<*pPointer<

　　delete pPointer;

　　}

　　只有一行與前一個程序不同，但就是這最后一行十分地重要。如果你不刪除它，你就會制造一起“內(nèi)存漏洞”，而讓內(nèi)存逐漸地泄漏。

　　(譯者：假如在程序中調(diào)用了兩次SomeFunction，你又該如何修改這個程序呢?請讀者自己思考)

　　傳遞指針到函數(shù)傳遞指針到函數(shù)是非常有用的，也很容易掌握。如果我們寫一個程序，讓一個數(shù)加上5，看一看這個程序完整嗎?：

　　#include

　　void AddFive(int Number)

　　{

　　Number = Number + 5;

　　}

　　void main()

　　{

　　int nMyNumber = 18;

　　cout<<"My original number is "<

　　AddFive(nMyNumber);

　　cout<<"My new number is "<

　　//得到了結果23嗎?問題出在哪兒?

　　}

　　問題出在函數(shù)AddFive里用到的Number是變量nMyNumber的一個副本而傳遞給函數(shù)，而不是變量本身。因此，“Number = Number + 5”這一行是把變量的副本加了5，而原始的變量在主函數(shù)main()里依然沒變。試著運行這個程序，自己去體會一下。

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　　要解決這個問題，我們就要傳遞一個指針到函數(shù)，所以我們要修改一下函數(shù)讓它能接受指針：把'void AddFive(int Number)' 改成 'void AddFive(int* Number)'　。下面就是改過的程序，注意函數(shù)調(diào)用時要用&號，以表示傳遞的是指針：

　　#include

　　void AddFive(int* Number)

　　{

　　*Number = *Number + 5;

　　}

　　void main()

　　{

　　int nMyNumber = 18;

　　cout<<"My original number is "<

　　AddFive(&nMyNumber);

　　cout<<"My new number is "<

　　}

　　試著自己去運行它，注意在函數(shù)AddFive的參數(shù)Number前加*號的重要性：它告訴編譯器，我們是把指針所指的變量加5.而不并指針自己加5.最后，如果想讓函數(shù)返回指針的話，你可以這么寫：int * MyFunction();在這句里，MyFunction返回一個指向整型的指針。

　　指向類的指針指針在類中的操作要格外小心，你可以用如下的辦法定義一個類：

　　class MyClass

　　{

　　public:

　　int m_Number;

　　char m_Character;

　　};

　　接著你就可以定義一個MyClass 類的變量了：MyClass thing;

　　你應該已經(jīng)知道怎樣去定義一個指針了吧：MyClass *thing;

　　接著你可以分配個內(nèi)存空間給它：thing = new MyClass;

　　注意，問題出現(xiàn)了。你打算怎樣使用這個指針呢，通常你可能會寫'thing.m_Number'，但是thing是類嗎?不，它是一個指向類的指針，它本身并不包含一個叫m_Number的變量。所以我們必須用另一種方法：就是把'.'(點號)換成 -> ，來看下面的例子：

　　class MyClass

　　{

　　public:

　　int m_Number;

　　char m_Character;

　　};

　　void main()

　　{

　　MyClass *pPointer;

　　pPointer = new MyClass;

　　pPointer->m_Number = 10;

　　pPointer->m_Character = 's';

　　delete pPointer;

　　}

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　　指向數(shù)組的指針

　　你也可以讓指針指向一個數(shù)組，按下面的方法操作：

　　int *pArray;

　　pArray = new int[6];

　　程序會創(chuàng)建一個指針pArray，讓它指向一個有六個元素的數(shù)組。另外一種方法，不用動態(tài)分配：

　　int *pArray;

　　int MyArray[6];

　　pArray = &MyArray[0];

　　注意，&MyArray[0] 也可以簡寫成 MyArray ，都表示是數(shù)組的第一個元素地址。但如果寫成pArray = &MyArray可能就會出問題，結果是 pArray 指向的是指向數(shù)組的指針(在一維數(shù)組中盡管與&MyArray[0]相等)，而不是你想要的，在多維數(shù)組中很容易出錯。

　　在數(shù)組中使用指針

　　一旦你定義了一個指向數(shù)組的指針，你該怎樣使用它呢?讓我們來看一個例子，一個指向整型數(shù)組的指針：

　　#include

　　void main()

　　{

　　int Array[3];

　　Array[0] = 10;

　　Array[1] = 20;

　　Array[2] = 30;

　　int *pArray;

　　pArray = &Array[0];

　　cout<<"pArray points to the value %d\n"<<*pArray<

　　}

　　如果讓指針指向數(shù)組元素中的下一個，可以用pArray++.也可以用你應該能想到的pArray + 1，都會讓指針指向數(shù)組的下一個元素。要注意的是你在移動指針時，程序并不檢查你是否已經(jīng)移動地超出了你定義的數(shù)組，也就是說你很可能通過上面的簡單指針加操作而訪問到數(shù)組以外的數(shù)據(jù)，而結果就是，可能會使系統(tǒng)崩潰，所以請格外小心。

　　當然有了pArray + 1，也可以有pArray - 1，這種操作在循環(huán)中很常用，特別是while循環(huán)中。

　　另一個需要注意的是，如果你定義了一個指向整型數(shù)的指針：int* pNumberSet ，你可以把它當作是數(shù)組，如：pNumberSet[0] 和 *pNumberSet是相等的，pNumberSet[1]與*(pNumberSet + 1)也是相等的。

　　在這一節(jié)的最后提一個警告：如果你用 new 動態(tài)地分配了一個數(shù)組，

　　int *pArray;

　　pArray = new int[6];

　　別忘了回收，

　　delete[] pArray;

　　這一句是告訴編譯器是刪除整個數(shù)組而不一個單獨的元素。千萬記住了。

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　　后話

　　這一句是告訴編譯器是刪除整個數(shù)組而不一個單獨的元素。千萬記住了。還有一點要小心，別刪除一個根本就沒分配內(nèi)存的指針，典型的是如果沒用new分配，就別用delete：

　　void main()

　　{

　　int number;

　　int *pNumber = number;

　　delete pNumber; // 錯誤 - *pNumber 沒有用new動態(tài)分配內(nèi)存.

　　}

　　常見問題解答

　　Q：為什么我在編譯程序時老是在 new 和 delete語句中出現(xiàn)'symbol undefined' 錯誤?

　　A：new 和 delete都是C++在C上的擴展，這個錯誤是說編譯器認為你現(xiàn)在的程序是C而不C++，當然會出錯了�？纯茨愕奈募�名是不是。cpp結尾。

　　Q：new 和 malloc有什么不同?

　　A：new 是C++中的關健字，用來分配內(nèi)存的一個標準函數(shù)。如果沒有必要，請不要在C++中使用malloc.因為malloc是C中的語法，它不是為面向?qū)ο蟮腃++而設計的。

　　Q：我可以同時使用free 和 delete嗎?

　　A：你應該注意的是，它們各自所匹配的操作不同。free只用在用malloc分配的內(nèi)存操作中，而delete只用在用new分配的內(nèi)存操作中。

　　引用(寫給某些有能力的讀者)

　　這一節(jié)的內(nèi)容不是我的這篇文章的中心，只是供某些有能力的讀者參考。

　　有些讀者經(jīng)常問我關于引用和指針的問題，這里我簡要地討論一下。

　　在前面指針的學習中，我們知道(&)是讀作“什么的地址”，但在下面的程序中，它是讀作“什么的引用”

　　int& Number = myOtherNumber;

　　Number = 25;

　　引用有點像是一個指向myOtherNumber的指針，不同的是它是自動刪除的。所以他比指針在某些場合更有用。與上面等價的代碼是：

　　int* pNumber = &myOtherNumber;

　　*pNumber = 25;

　　指針與引用另一個不同是你不能修改你已經(jīng)定義好的引用，也就是說你不能改變它在聲明時所指的內(nèi)容。舉個例子：

　　int myFirstNumber = 25;

　　int mySecondNumber = 20;

　　int &myReference = myFirstNumber;

　　myReference = mySecondNumber;//這一步能使myReference 改變嗎?

　　cout<

　　當在類中操作時，引用的值必須在構造函數(shù)中設定，例：

　　CMyClass::CMyClass(int &variable) : m_MyReferenceInCMyClass(variable)

　　{

　　// constructor code here

　　}

　　總結

　　這篇文章開始可能會較難掌握，所以最好是多讀幾遍。有些讀者暫時還不能理解，在這兒我再做一個簡要的總結：指針是一個指向內(nèi)存區(qū)域的變量，定義時在變量名前加上星號(*)(如：int *number)。

　　你可以得到任何一個變量的地址，只在變量名前加上&(如：pNumber = &my_number)。

　　你可以用'new' 關鍵字動態(tài)分配內(nèi)存。指針的類型必須與它所指的變量類型一樣(如：int *number 就不能指向 MyClass)。

　　你可以傳遞一個指針到函數(shù)。必須用'delete'刪除你動態(tài)分配的內(nèi)存。

　　你可以用&array[0]而讓指針指向一個數(shù)組。

　　你必須用delete[]而不是delete來刪除動態(tài)分配的數(shù)組。

　　文章到這兒就差不多結束了，但這些并不就是指針所有的東西，像指向指針的指針等我還沒有介紹，因為這些東西對于一個初學指針的人來說還太復雜了，我不能讓讀者一開始就被太復雜的東西而嚇走了。好了，到這兒吧，試著運行我上面寫的小程序，也多自己寫寫程序，你肯定會進步不小的!