C++中指針的使用藝術
2019-11-17 05:17:10
供稿：網友
在C++編程中使用指針能有速度快，節約內存等優點，是很多C++程序員的最愛。但指針是一把雙刃劍，用好了它，你就會發現指針有多么的方便，反之，你可能就頭疼了，往往會出現意想不到的問題。
一．什么是指針：
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據，而指針只是一個指示器，它告訴程序在內存的哪塊區域可以找到數據。
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設計的，如鏈表、遍歷等。
指針是一個數據類型，本身也需要占用四個字節的存儲空間。所以用sizeof(void*)獲得的值為4。
二．指針的定義
看如下的例子：
int *pNumber;
這樣就定義了int類型的指針。
指針變量名稱以p為首字符，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。另外，雖然int* pNumber和int *pNumber是相同的，但是使用后一種的編程風格更好一些。比如：
int *pNumber1,*pNumber2;表示定義兩個指針，*號和變量靠近；反之，我們可能會定義成int* pNumber1,pNumber2，這將是一個錯誤的定義，pNumber2就不是指針了。
三．指針的優點
a.為函數提供修改調用變元的手段；
b.支持C++動態分配子程序
c.可以改善某些子程序的效率
d.為動態數據結構（如二叉樹、鏈表）提供支持
四、指針賦值及轉換：
a.同類型直接賦值，異類型要進行轉換。
b.強制轉換：可以把表達式結果硬性轉換為指定類型
c.char * p;(int *)p 把p強制轉換為int型，記住轉換過程中要注重兩個類型的大小，大轉小時可能會有數據丟失（如int到double）
d.涉及void *的:
c 中void *類型可賦值給任何類型的指針，反之亦然
c++ 中都需要強制轉換
void * 可看作無窮大能接納任何類型賦值，反之不行int * p =9;void * t= p（正確）;p=t(錯誤)
e.不涉及void *的都要強制轉換
五．指針和數組
不帶下標的數組名返回數組的起始地址，即數組首元素的地址，所以對數組的訪問可有兩種方式：數組下標和指針算術。例如：
char* pChar;
char chs[100];
pChar = chs;這樣pChar就指向chs數組的首地址。
六．數組與引用
a.引用只是變量的別名，而不是指向變量的指針(區別于取址運算符"&")不占內存空間，對變量引用的改變其相應的變量也會改變。
b.不能對引用使用指針間接運算符“*”進行復引用操作
c.引用必須在聲明時初始化 int &c = count;(c是count的別名)
七．指針空間的動態分配與回收
動態分配是指針的要害技術。它是用來在不必定義變量的情況下分配內存和讓指針去指向它們。分配了內存，別忘了回收。你動態地分配了一個內存空間，可它絕不會被自動刪除。也就是說，這塊內存空間會一直存在，直到你告訴電腦你已經使用完了?？山Y果是，你并沒有告訴電腦你已不再需要這塊內存空間了，所以它會繼續占據著內存空間造成浪費，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，最終將導致系統崩潰。所以這是很重要的，在你用完它以后，請釋放它的空間。
八．實際使用指針時，輕易出現的錯誤
筆者歸納出指針錯誤的原因有以下幾點（個人經驗，歡迎大家補充）：
1．指針未初始化。
指針的初始化，不是指指針的定義，而是指針變量存儲的數值是個無效的數值。比如定義float a;這個a會分配一個地址，但初始值是一個亂七八糟的數據。同樣，float *a；也會為a分配一個地址，初始值也是亂七八糟的數據。初始化可以將a = NULL，這樣在以后的程序中可以增加if(a == NULL)來判定指針是否有效，否則不行?；蛘邽橹羔樂峙浠蛘咧付臻g。如 float *a = new float;或者float b; float *a = &b；都可以為指針指向一塊內存以實現初始化。
2．指針越界
指針越界是個比較難以捕捉的錯誤。假如測試不全面，不輕易被發現。對于為指針分配的空間大小，程序員一定要時刻注重。
3．指向局部變量的指針
指針是記錄某塊內存起始地址的變量，要使指針有效，則必須確保這塊內存有效。用new分配的內存空間，只要不delete，則一直有效。但是對于指向某個變量地址的指針，程序員必須清楚該變量的作用域。假如離開了變量的作用域，該變量的內存空間就會被系統自動回收，再使用指針時，將會發生錯誤。這是程序中最輕易出現的錯誤。
4．指針指向的轉移
有些初涉C++的程序員，經常會寫出這樣的程序：
char *pChar = new char;
char chs;
pChar = &chs;
delete pChar;
他們的目的是想將chs內容傳遞給pChar指針指向的內存。但這樣寫，將會使pChar先前指向的空間編程垃圾地址，因為地址無法再獲取了。俗稱野指針。將會導致內存泄漏。而且，在調用delete pChar時，也會發生異常錯誤。因為不是new的空間是不能使用delete刪除的。因為pChar已經轉到指向chs這個變量的地址了。
指針的藝術遠不止這些，留待我們的愛好者進行深入的探討。指針給我們的程序帶來了太多的方便，同樣，它也有很多難以控制的問題。如何更好的駕馭指針，可以說是C++程序員提高自己的一個手段。
『注』本文參考了博客網的C++入門筆記，綜合了筆者自己對指針的理解。
