第四站:C/C++基础-指针

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为什么使用指针

函数的值传递，无法通过调用函数，来修改函数的实参

被调用函数需要提供更多的“返回值”给调用函数

减少值传递时带来的额外开销，提高代码执行效率

使用指针前:

?使用指针后:

指针的定义:

指针的含义(进阶):

空指针和坏指针

空指针:避免指针访问非法数据

坏指针

错误1:

错误2:

指针的算术运算

公式:

指针的自增

指针的自减:

指针与指针之间的加减运算

总结得出:

const关键在指针定义中的使用

特殊的别名:引用(仅C++编译器支持)

引用的概念

那么为什么要是用引用:

引用作为函数的参数

常引用:(两种常引用)

用变量初始化常引用:const int& b = a;

用字面常量初始化常引用:const int& b = 12;

---

为什么使用指针

函数的值传递，无法通过调用函数，来修改函数的实参

#include <iostream>
#include <time.h>//用来计算时间

using namespace std;
//函数值传递,实参传输的值被形参修改后无法被带回
void add(int a, int b) {
	a += 1;
	b += 2;
}

int main(void) {
	int a = 3;
	int b = 2;
	//调用add函数之前
	cout << "a的值是：" << a <<'\n' << "b的值是:" << b << endl;
	//调用add函数之后
	add(a, b);
	cout << "a的值是：" << a <<'\n' << "b的值是:" << b << endl;

	return 0;
}

被调用函数需要提供更多的“返回值”给调用函数

#include <iostream>
#include <time.h>//用来计算时间

using namespace std;
//调用的函数无法获取到c的值,因为函数被定义为bool型,需要返回一个bool类型的值
bool add(int a, int b) {
	int c = a + b;
	return false;
}

int main(void) {
	int a = 3;
	int b = 2;
	

	return 0;
}

减少值传递时带来的额外开销，提高代码执行效率

使用指针前:

#include <iostream>
#include <time.h>//用来计算时间

using namespace std;
//减少值传递带来的额外消耗,提高代码执行效率

struct hero {
	int blood;
	int power;
};
struct hero add(struct hero p2) {
	p2.blood += 1000;
	p2.power += 100;
	return (p2);
}
//使用指针在修改形参值得时候,相当于就是在修改实参的值,他不需要被带回,共有的同一块内存
void add1(struct hero *p2) {
	p2->blood += 1000;
	p2->power += 100;
}
int main(void) {
	struct hero p1;
	time_t start, end;//用来计算执行代码所需要的时间单位s
	p1.blood = 1000;
	p1.power = 200;
	time(&start);
	for (int i = 0; i < 1000000000; i++){
		p1 = add(p1);
	}
	time(&end);
	cout << p1.blood << endl;
	cout << "未使用指针前需要的执行时间:" << end - start << endl;
	return 0;
}

?使用指针后:

time(&start);
for (int i = 0; i < 1000000000; i++){
	add1(&p1);
}
time(&end);
cout << p1.blood << endl;
cout << "使用指针后需要的执行时间:" << end - start << endl;

指针的定义:

int *p; // int *p1, *p2;

或者 int* p; // int* p1,p2; //p1 是指针， p2 只是整形变量

或者 int * p;

或者 int*p;//不建议

指针的含义(进阶):

指针本质上是一个变量(就是也有他自己的地址值),只是它作为变量的同时,内部可以保存其它变量的地址,其它变量的地址就是指针变量的值

#include <iostream>


using namespace std;

int main(void) {
	int a = 1;
	int* p = &a;//定义一个指针变量,内部保存变量a的值
	cout << "变量a的地址值:" << &a << endl;

	cout << "指针变量的值:" << p << endl;

	cout << "指针变量的地址值:" << &p << endl;

	
}

指针变量的值修改不会对原本变量的值照成影响?

#include <iostream>


using namespace std;

int main(void) {
	int a = 1;
	int* p = &a;//定义一个指针变量,内部保存变量a的值
	cout << "指针变量的地址值:" << &p << endl;
	p = p + 1;//int类型的指针+1,也就是地址变化4个字节
	//指针变量的值修改后,原本变量的a的值是不会变化的
	
	cout << "指针变量的值修改后:" << p << endl;
	cout << "指针变量修改后a的值:" << a << endl;
	

	return 0;
}

如何通过指针去修改原本变量的值:

// *是一个特殊的运算符，*p?表示读取指针 p?所指向的 变量的值, *p?相当于 a,

前面说了p本身是一个变量,所以是能进行修改的,如果再将指针a地址的p指针进行修改之后,在*p去赋值,那么a的值是无法被修改的,因为p被修改之后地址值就发生的变化,他的值也就不再是a的地址

#include <iostream>


using namespace std;

int main(void) {
	int a = 1;
	int* p = &a;//定义一个指针变量,内部保存变量a的值
	
	//如何通过指针去修改变量的值
	cout << "使用*p前a原本的值:" << a << endl;
	cout << "使用*p前指针变量p的值:" << p << endl;
	cout << "使用*p前指针变量的地址值:" << &p << endl;
	cout << endl;
	*p = 5;
	cout << "使用*p后指针变量的地址值:" << &p << endl;
	cout << "使用*p后指针变量p的值:" << p << endl;
	cout << "使用*p后a的值后:" << a << endl;
	return 0;
}

空指针和坏指针

空指针:避免指针访问非法数据

空指针，就是值为 0 的指针。（任何程序数据都不会存储在地址为 0 的内存块中，它是被操作系 统预留的内存块。）

int *p = 0; 或者

int *p = NULL; //强烈推荐

坏指针

错误1:

错误?? ?C4703?? ?使用了可能未初始化的本地指针变量“p”?

这里报错是因为没有给指针变量赋初始值,避免指针访问非法数据,所以中断程序

错误2:

错误(活动)?? ?E0144?? ?"int" 类型的值不能用于初始化 "int *" 类型的实体

这里报错是,虽然指针本身作为一个变量,但是指针本身是作为保存地址的变量有一定的数据限制所以不能赋值一般数据类型的数据

? ? ??

解决:

将int *p 改为int *p = 0;或者int *p = NULL;将这个指针先预设为一个空指针

(空指针，就是值为 0 的指针。（任何程序数据都不会存储在地址为 0 的内存块中，它是被操作系 统预留的内存块。）

指针的算术运算

指针在进行算术运算的时候,是以所指定的数据类型为单位,(例如int类型+1,不是指针自己的值加1,而是相当于加了4个字节)

公式:

数据类型 *p;

p + n 实际指向的地址：p 基地址 + n * sizeof(数据类型) p - n 实际指向的地址：p 基地址 - n * sizeof(数据类型)

比如 （1）对于 int 类型，比如 p 指向 0x0061FF14，则： p+1 实际指向的是 0x0061FF18，与 p 指向的内存地址相差 4 个字节；

p+2 实际指向的是 0x0061FF1C，与 p 指向的内存地址相差 8 个字节

2）对于 char 类型，比如 p 指向 0x0061FF28，则： p+1 实际指向的是 0x0061FF29，与 p 指向的内存地址相差 1 个字节； p+1 实际指向的是 0x0061FF2A，与 p 指向的内存地址相差 2 个字节；

指针的自增

#include <iostream>


using namespace std;
int main(void) {
	int womans[] = {23,21,21,20,24,19,22};
	

	int* p1 = womans;//注意数组名本身就是一个地址

	int len = sizeof(womans) / sizeof(womans[0]);
	//按照数组的方式进行输出
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << womans[i] << ": "<<"该数的地址值是:" << &womans[i] << endl;
	}
	cout << endl;
	//利用指针将数组输出
	for (int i = 0; i < len; i++){
		cout << *p1 << ": " << "此时p1的地址值是:" << p1 << endl;
		p1++;
	}
	return 0;
}

指针的自减:

#include <iostream>


using namespace std;
int main(void) {
	int womans[] = {23,21,21,20,24,19,22};
	

	int* p1 = womans;//注意数组名本身就是一个地址

	int len = sizeof(womans) / sizeof(womans[0]);
	//将数组逆序输出
	cout << "将数组逆序输出:" ;
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << *p1 <<" ";
		p1++;
	}
	cout << endl;
	cout <<"方法1" << endl;
	//方法一:
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << womans[len - 1- i] <<" ";
	}
	cout << endl;
	cout <<"方法2:利用指针的自减操作:"<< endl;
	//方法二
	int* p2 = &womans[len - 1];
	for (int i = 0; i < len; i++){
		cout << *p2-- <<" ";
	}
	cout << endl;
	cout << "方法3" << endl;
	//方法三:
	for (int i = 0; i < len / 2; i++) {
		int tmp = womans[i];
		womans[i] = womans[len - 1 - i];
		womans[len - 1 - i] = tmp;
	}
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << womans[i] << " ";
	}
	return 0;
}

指针与指针之间的加减运算

在同一数组内:

#include <iostream>


using namespace std;
int main(void) {
	int womans[] = {23,21,21,20,24,19,22};
	int womans1[] = { 23,21,21,20,24,19,22 };

	int* p1 = &womans[0];//注意数组名本身就是一个地址
	int* p2 = &womans[4];
	
	cout <<"同一数组内相减:" << p2 - p1 << endl;
	cout << "同一数组内相加:" << p2 + p1 << endl;
	return 0;
}

当数组类型相同但不再同一数组内时:

在不同类型数组中时:

总结得出:

在同一数组或者不同数组但是类型相同时?:指针可以进行相减的操作,(且得到的结果为两个指针之间相差的元素数目,而不是字节数)

但是无法进行相加的操作:(告警提示:? E2140?? ?表达式必须具有整数或未区分范围的枚举类型?)

在不同类型数组中时,既不能进行相加也不能进行相减的操作(告警提示:? E2140?? ?表达式必须具有整数或未区分范围的枚举类型 和 ?E0042?? ?操作数类型不兼容("char *" 和 "int *")? )

指针

const关键在指针定义中的使用

四种写法(用男生四大-人设表示)

渣男型

int* zha_nan = &girl;

作用:既可以修改指针指向对象的值,也可以修改指针本身的地址

直男型

const int *zhi_nan = & girl;或者时int const *zhi_nan = &girl;

作用:只能修改指针本身的地址,但是不能修改指针指向对象的值

暖男型

int *const nuan_nan = &gilr;

作用:不能修改指针本身的地址,但是可以修改指针指向的对象的值

超级暖男型

const int *const super_nuan_nan = &gilr;

作用:既不能修改指针指向对象的值,也不能修改指向本身的地址

如何区别这个四种定义的作用:

注意看这张图a是一个变量,a.data这个变量的数据指针p通过特殊运算符*来获取到a的数据,相当*p=a.data;

指针p内保存的是a.addr即a的地址,相当于p.data = a.addr;

在根据const关键字来分析,const:意味着该变量里的数据只能被访问，而不能被修改，也就是意味着const“只读”

根据const离谁最近他就修饰谁就不难判断出

int?const *p,就相当于const修饰*p的值不能修改即a.data的值这个指针不能去改,

*const p就相当于修饰p的值也就是a.addr的值这个指针不能去修改

特殊的别名:引用(仅C++编译器支持)

变量名回顾

变量名实质上是一段连续存储空间的别名，是一个标号(门牌号) 程序中通过变量来申请并命名内存空间 通过变量的名字可以使用存储空间

引用的概念

引用可以看作一个已定义变量的别名,

定义:数据类型 &变量名 = 变量名//(这里的"&"不是取地址符,是引用符号)

#include <iostream>


using namespace std;

int main(void) {
	int a = 10;
	int c = 20;
    //int &b;会报错,在作为非参数的情况下,初始化是需要赋值其他变量的
	int& b = a;//引用类型是不能直接赋值为具体的值的
	//&b = c;//这里是会报错的
	cout << "&b的值:" << b << endl;//去掉引用符号就相当于是在取他指向对象的值
	cout << "a的地址:" << &a << endl;
	cout << "&b的地址:" << &b << endl;
	cout << endl;
	b = 12;//可以修改值
	cout << "a的地址:" << &a << endl;
	cout << "&b的值:" << b << endl;
	cout << "&b的地址:" << &b << endl;

	

	return 0;
}

通过上述例子可以很清楚的得出,具有引用类型的变量有以下特点:

保存的是赋值变量的地址,并且不能再指向其他的变量地址,

但是又可以去修改这个引用变量的值

我们在学习const关键字在指针中的定义中知道,const对指针作用写法一共4种常量指针:

其中有一种:

int *const nuan_nan = &gilr;

作用:不能修改指针本身的地址,但是可以修改指针指向的对象的值

那么可以得出结论:引用其实就是一种常指针(引用同样和指针一样是占内存的)

那么为什么要是用引用:

引用作为其它变量的别名而存在，因此在一些场合可以代替指针

引用相对于指针来说具有更好的可读性和实用性

#include <iostream>

using namespace std;

void swap1(int& a, int& b) {//作为形参的引用,初始化不用赋值一个变量
	int tmp = a;
	a = b;
	b = tmp;
}

void swap2(int* a, int* b) {
	int tmp= *a;
	*a = *b;
	*b = tmp;

}
int main(void) {
	
	int a = 10;
	int b = 100;
	
    //效果一样
	swap1(a,b);//直接传入变量名
	cout << "使用引用后:a=" << a << "b=" << b << endl;
	
	swap2(&a,&b);//需要用取地址符取地址
	cout << "使用指针后:a="<<a << "b=" << b << endl;

	return 0;
}

引用作为函数的参数

引用在作为形参定义的时候是不用初始化的(可以好好观察里面的参数取值)

#include <iostream>


using namespace std;

void type_1(int &array, int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << *(& array + i) << " ";
	}
	cout << endl;
}
void type_2(int*const array, int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << *(array + i) << " ";
	}
	cout << endl;
}

void type_3(int*& arr, int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << *(arr+i) << " ";
	}
	cout << endl;
}
void type_4(int**const arr, int len) {
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << *(arr+i) << " ";
	}
	cout << endl;
}
int main(void) {

	int days[12] = { 31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 };
	int len = sizeof(days) / sizeof(int);
	//使用引用作为形参
	cout << "使用引用作为形参" << endl;
	type_1(days[0], len);
	//使用指针
	cout << "使用指针" << endl;
	type_2(days,len);
	//使用引用作为二级指针的形参
	cout << "使用引用作为二级指针的形参" << endl;
	//这里需要注意,二级指针需要一级指针的地址,所以二级指针需要传值为一个地址
	//但是引用是他从变量名中直接获取他的地址值,同样是地址值获取方式是不一样的
	//这里二级指针的引用需要传入一个地址,但是形参的一级作为一个引用需要一个变量来获取地址
	//所以这里用一个临时指针先去获取数组的地址,在进行传参
	int* a = days;
	type_3(a, len);
	//使用二级指针
	cout << "使用二级指针" << endl;
	type_2(days, len);

	return 0;
}

常引用:(两种常引用)

用变量初始化常引用:const int& b = a;

前面说到const对指针的四种定义用法这个就像于第四种用法:

//这种写法相当于const int *const b是既不能修改地址也不能修改值

#include <iostream>

using namespace std;

int main(void) {
	
	int a = 10;
	//这种写法引用b只是不能修改地址相当于int *const b,是可以修改b的值的
	//int& b = a;
	//这种写法相当于const int *const b是既不能修改地址也不能修改值
	const int& b = a;
	//b = 12;//会报错
	cout << "&b的值:" << b << endl;
	cout << "a的地址:" << &a << endl;
	cout << "&b的地址:" << &b << endl;

	return 0;
}

用字面常量初始化常引用:const int& b = 12;

可以算作为一个特殊变量,是c++编译器的一个特殊用法

#include <iostream>

using namespace std;

int main(void) {
	
	int a = 10;
	//这种是字面常量,可以算作为一个特殊变量,是c++编译器的一个特殊用法
	const int& b = 12;

	cout << "&b的值:" << b << endl;
	cout << "a的地址:" << &a << endl;
	cout << "&b的地址:" << &b << endl;

	return 0;
}