第六章指针引用和动态空间管理

1第六章指针、引用和动态空间管理6.1指针的概念和指针变量的定义指针是一种十分重要的构造数据类型，C++程序中常常使用指针，使用指针的好处是：更适合表达某些算法，使用指针可以写出更为紧凑和有效的程序。要学好C++必须学好指针。6.1.1指针的概念指针是一种数据类型。指针－就是指针类型变量，即指针变量。指针变量常常直接简称指针。与一般变量的不同点：它存放的不是数据的值，而是另一个变量的地址。就是说指针变量：用来存放另一变量的内存地址的变量。每个变量和函数声明后，编译器就会为它们在内存中开辟一块存储区域，这块区域的地址就是变量的地址。这块区域中存放的数据值（内容）就是变量的值。对变量的访问（引用），实质就是对变量存储空间的内容（数据值）进行访问。这样我可以用另一种方法来访问变量内容，即不通过变量名，而是通过变量在内存中的地址进行访问。这种访问方式就是指针访问。6.1.2指针的定义和初始化同一般变量一样，先定义后使用。定义时要指明指针的类型，并在指针名前加修饰符*。格式：类型修饰符*指针名或者类型修饰符*指针名2*只是类型修饰符、不是变量名的一部分。如语句：int*x_ptr;或int*x_ptr;定义了一个指向int型变量的指针（变量）x_ptr。而char*x_ptr;或char*x_ptr;定义了一个指向char型变量的指针（变量）x_ptr。注意：语句int*x,y;不是定义了两个int型指针，而是定义了一个int型指针和一个int型变量。int*x，*y;指针定义后，并不具体地指向某个变量，而只是确定了类型。可以对指针进行初始化，让它指向某个具体的变量。这通常用到运算符’’&’’。它是取地址运算符。用在操作数的前面，表示取操作数的内存地址。操作数可以：一般的变量、数组元素、结构成员等。如：floatsalary；float*salary_ptr=&salary；//将指针salary_ptr初始化为变量salary的内存地址值，也即指向了具体的salary。6.1.3常值指针可以用const把一个指针定义为常值指针。常值有两种含义：一种是指针所指向的数据为常值，这时须将const放在*号的前面。如constchar*s=“Hello!”；//charconst*s=“Hello!”；//charconst*s；s=“Hello!”//s是一个指针变量，它指向一个字符串常量。不能用该指针来改变其所3指向的内容，指针s本身可以改变的。如s=“Hi”//正确，*s＝‘Y’//错另一种：指针本身是常值，须将const放在*的后面。如：char*consts=”Hello!”;//s是一个指针常量，它指向一个字符串变量。指针的内容可变，指针本身不可变。对于指针常量，必须在定义时对其初始化。与前相反。如s=“Hi”//错，*s＝‘Y’//正确也可以是上述两者的综合。两者都不能改变。6.2指针的基本操作6.2.1指针赋值：操作符＝指针定义时可以对它进行初始化。如：floatsalary；float*salary_ptr=&salary；也可以声明指针变量后赋值：如：inta=-8978；int*p；p=&a//p被赋值为变量a的地址。同类型指针可以互相赋值。如：doublea；double*x=&a,*y；y=x//x,y指向同一个变量a。intcount=78，*c_ptr=&count；c_ptr=x；//错，不同类型指针特殊指针－空指针。值为零的指针C++函数库中都将空指针定义为名字NULL。因此将指针赋值为NULL即赋值为零。如：x=NULL；即为；x=0用修饰符void修饰的指针变量，为void指针。任何类型的指针可赋给void4指针，但反过来不行。6.2.2取值的地址：操作符&floatsalary；float*salary_ptr=&salary；//salary_ptr指向salary。6.2.3间接访问（取内容运算符）操作符*用在指针变量的前面，表示取指针所指向的存储单元的值，也即取指针所指变量的值。如：inta=90；inta_ptr=&a；intx；x=*a_ptr；//把a_ptr所指的存储区域的内容，即变量a的值赋给x，x等于90。而*a_ptr＝98；//将98填入a_ptr所指的存储区域，即a的值被填为98。同理*a_ptr＝*a_ptr+1；//a_ptr所指的存储区域的值加1，即a的值被加了1，与a=a+1效果一样。注意：声明语句中和赋值中*的含义是不同的。声明语句中：*是指针类型修饰符，用来说明变量是指针变量；赋值语句中*是取内容运算，用来取指针变量的内容。&与*是互逆的操作，这两个操作符在一起，其作用互相抵消。如；*&r=3；与r=3；效果一样。6.2.4判断——指针是否为空指针：操作符＝＝（等于）！＝（不等于）（书所示了解）56.2.5计算两地址间数据单元的个数指针存放的是内存地址，关于指针的运算就是关于地址的运算。地址是无符号整数值。同类型指针相加，其结果是一个整数，表是两个地址之间可容纳的相应类型数据的个数。例子如书所示。2.6.6指针移动1.指针与整数相加或相减（移动n个单位）。指针与整数进行的加、减运算，代表着指针在内存空间上、下移动。加1表示指向当前所指单元的上一单元。减1表示指向当前所指单元的下一单元。具体的上移或下移的字节数与其类型相关。如：字长为32的计算机中，一个int型数据占4个字节，如果有inta=78；int*x=&a；//x初始化为指向变量a。在语句x=x+1（x+=1）；执行后，x中存放的地址被加了4，指向变量a的下一个整数。同理，语句x=x-1(x-=1)；执行后，x指向了上一个整数。思考：假定一个double型数据占8个字节，x=x-3；x=x+3；又会怎么样？2.移动一个单位在指针使用加1或减1时，也可以使用C++的增1运算符++和减1运算符――。当++和――与*同时作用指针时，与普通变量一样注意运算的顺序。例如：x=*p++；相当于x=*(p++)//即先将地址加1，再取地址中的数据的6类型转换。又如：x=*++p；相当于x=*(++p)//含义同前而x=++*p；相当于x=++（*p）//表示先取p所指向的单元内的数据值，再将数据值加1后赋给x。6.2.7指针表达式的副作用（书所示）6.2.8指针类型的强制转换任何类型的指针可以强制转换，格式：（类型修饰府*）指针表达式如（书所示）：6.2.9指针操作符的综合运用（书所示）6.3指针与数组C++中，指针与数组有着密切的关系。数组名本身就是一个指针（常量指针），对数组元素的引用即可以采用下标的形式，又可以采用指针形式；反过来，指针也可以当作数组来使用。6.3.1一维数组元素的指针访问方式如：inta[10]={3，56，287，78，43，65，4，37，85，1276}；//定义并初始化了一个一维数组，它的10个元素用下标形式分别表示：a[0]，a[1]，a[2]-------a[9]7若使用指针形式来表示a的元素时，a可以当作一个int型的指针变量，存放着数组的首地址。则a的元素可以表示为：*（a+0）或*a，*（a+1），*(a+2)-----------，*（a+9）若要将a[4]赋值为-59，既可用语句；a[4]＝-59，*(a+4)＝-59；两者等效。在C++中，任何一个数组的名字都可以作为一个常量指针来使用，常量指针是指它的值不能被改变。数组名作为一个常量指针，存放的是这个数组在内存中所占区域的起始地址，也即第一个元素的地址。这样数组元素皆可以使用指针形式来表示。设数组名为a，其元素a[i]可以用指针形式表示为：*（a+i）。例子：＃includeiostream.hvoidmain(){inta[5]={1，2，3，4，5}；couta[0]a[1]a[2]a[3]a[4]endl；//数组形式coutaendl；//输出数组首地址cout*a*(a+1)*(a+2)*(a+3)*(a+4)endl；//指针形式}//使用下标的形式或指针形式来应用数组元素，其效果是一样的。6.3.2多维数组元素的指针访问方式。二维数组用指针的形式表示的方法与一维数组类似。假设有inta[3][4]；//三行四列的数组其元素下标形式为：a[0][0],a[0][1],------,a[2][2],a[2][3]。换个角度，a又可以看作一个有3个元素的一维数组，每行一个元素，每个元素又8都是一个具有4个元素的一维数组。即：a[0]a[1]a[2]a的3个行元素可用指针表示为：*（a+0），*(a+1)，*a(a+2)以第一行元素*（a+0）为例，其包含的4个元素又可以分别表示如下：*（*（a+0）+0），*（*（a+0）+1），*(*(a+0)+2)，*(*(a+0)+3)//其余依次类推。由此可知二维数组a的任一个元素a[i][j]的指针形式：*（*（a+i）+j）也可以只将行、列下标中的一个元素用指针形式表示，另一个用下标形式表示。二维数组a的任一个元素a[i][j]也可以用如下形式表示：*（a[i]+j）或（*（a+i））[j]此外，由于无论一维还是多维数组，在内存中都以一维的形式存放的，可以按存放的顺序来使用指针。例如：上述数组，其任一个元素a[i][j]也可以用：*（a+i*4+j）表示。//乘以4因为第二维的大小为4。例子(书所示)：6.3.3关于“指向数组的指针”数组名可以作为常量指针使用。常量指针的值是不能改变的，以任何形式对它进行赋值或修改都是不允许的。例如：floattotal[4]={3.56，-45.52，90，127.39}；9floatx,y；x=*total；total=total+1//非法；y=*total；上面，将数组名total的值加1，这是不合法的。这时可以用一个变量指针来代替常量指针，让它指向该数组，而它的值可以被修改。Float*p=total；//将p初始化为指向数组totalx=*p；p=p+1；//合法y=*pp是一个变量指针，完全可以对它进行加1操作。其中，让p指向total也可以用：float*p=&total[0]；//将p初始化为total[0]的地址，也即数组的首地址。指向数组的指针可以被修改，而数组名是常量指针，其值不能被修改，只能固定的指向某一数组。指针的形式来引用数组，指针也可以直接当成数组来用。例子：当成数组来用的指针＃includeiostream.hvoidmain(){intx[3]={4，5，6}；int*p=x；//让指针p直线数组xcoutx[0]x[1]x[2]；coutp[0]p[1]p[2]endl；}//先将指针p初始化为指向数组x，将p作为数组来使用，它的3个元素p[0],p[1],p[2]实际上就是*p，*（p+1），*(p+2)，即指针*(p+i)可以使用下标形式p[i]。输出为456456例子[指向数组的指针的另一个例子]10＃includeiostream.hvoidmain(){charstr1[]=“What’sthat？”;charstr2[]=“It’sabook。”;char*ptr;coutstr1endl;coutstr2endl;ptr=strl;//让ptr指向str1coutptrendl;ptr=str2;//让ptr指向str2coutptrendl;}//程序中ptr是指向字符串的指针，存放的是字符串的首地址，而不是字符串本身，str1、str2也是字符串的指针，但它们是常量指针。输出：What’sthat？What’sthat？It’sabook。It’sabook”。6.3.4字符指针与字符串数组名就是指针，任何指向字符型数组第1个元素的指针都可以代表存储字于该处的字符串。（书所示）。6.3.5指针数组与命令行参数数组是一批同类型变量的有序集合，同