零點起飛學C之指針PPT課件

1、7.1 我就是地址 地址是內(nèi)存單元的索引。內(nèi)存以字節(jié)為單位進行劃分，字節(jié)是數(shù)據(jù)存儲的基本單位。每個存儲單元都被分配了不同的編號，每個編號唯一對應一個存儲單元。這個編號就是存儲單元的地址，使用這些單元時只需按編號定位即可。如圖7.1即為內(nèi)存中的地址和存儲單元的對應關系。 圖7-1中，1001、1001、1002等即為內(nèi)存的地址，每個地址對應一個存儲單元，每個存儲單元占一個字節(jié)。對存儲單元的訪問都通過這些地址來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存中時，按照數(shù)據(jù)類型要求的單元數(shù)，分配相應的連續(xù)單元。該連續(xù)單元的首地址，即第一個單元的地址就是該變量的存儲地址。第1頁/共77頁圖7-1 地址和存儲單元關系圖第2頁/共7

2、7頁【示例7-1】 定義3個變量，它們在內(nèi)存中的實際存放如圖7-2所示。 int iVal=25185; short sVal=97; char cVal=b;第3頁/共77頁圖7-2 數(shù)據(jù)存儲 分析：其中，iVal是整型數(shù)，占4個字節(jié)，故10001003這4個字節(jié)的內(nèi)存單元配給了它。25185的二進制表示為01100010 011000012，按低字節(jié)優(yōu)先，存到內(nèi)存中時，即圖7.1所示。sVal占兩字節(jié)，被分配到1004開始的兩個單元中。cVal占一個字節(jié)，分配到1006單元中。地址1000、1004和1006分別是這3個變量的首地址。第4頁/共77頁 在定義這三個變量時，系統(tǒng)就在符號表中建

3、立了“（變量名，首地址）”對。存取時，系統(tǒng)去符號表中查出變量對應的首地址，然后根據(jù)首地址去內(nèi)存訪問數(shù)據(jù)。最后從內(nèi)存中取出數(shù)據(jù)類型要求的字節(jié)數(shù)，并根據(jù)高低字節(jié)優(yōu)先順序轉(zhuǎn)換出最終結(jié)果。例如，取出sVal值的過程為： （1）按變量名查找符號表，取出地址1004； （2）定位到內(nèi)存中地址為1004的單元處； （3）取出short類型要求的連續(xù)2個單元的內(nèi)容，此處為1004和1005兩個單元的內(nèi)容； （4）最后，按照系統(tǒng)是高字節(jié)優(yōu)先還是低字節(jié)優(yōu)先轉(zhuǎn)換出實際的數(shù)據(jù)。 通過上述4步就得到了變量sVal的值97。第5頁/共77頁 實際上，地址本身并不是什么特殊的數(shù)據(jù)，而是一個無符號整型數(shù)，取值范圍在當前系統(tǒng)的

4、尋址范圍內(nèi)。32 位系統(tǒng)的尋址空間為232，共可以有232個地址。因此，保存一個地址就需要32位，即4個字節(jié)。 如果可以定義一個變量，該變量的內(nèi)容是一個尋址空間范圍內(nèi)的無符號整型數(shù)。通過某種手段告訴系統(tǒng)這是某個內(nèi)存塊的首地址，那么就可以沿著該變量路由到一個內(nèi)存塊。這個無符號整型數(shù)就叫做指針，存放該無符號整型數(shù)的變量就叫做指針變量（常簡稱為指針），并且稱該指針變量指向了該存儲單元。如此，就可以通過指針來間接的訪問一個內(nèi)存單元。例如定義指針變量pChar，在圖7.2內(nèi)為它分配存儲單元1007，1007內(nèi)放變量cVal的地址1006。那么1006就是一個指針，變量pChar指向了內(nèi)存單元1006，通

5、過pChar就可以訪問到cVal的值。第6頁/共77頁 說明：當一個長于一字節(jié)的數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中時，有兩種字節(jié)存儲順序。有體系結(jié)構(gòu)設計者選擇了邏輯順序與物理順序一致，即低字節(jié)優(yōu)先。這叫l(wèi)ittle endian，如Intel x86系列。另一些設計者則選擇了將字節(jié)的邏輯順序與物理順序相反，即高字節(jié)優(yōu)先。這被稱為big endian，如PowerPC。第7頁/共77頁7.2 指針的定義方式 在7.1節(jié)中講到指針是一個32位的無符號整型數(shù)，指針變量是保存指針的變量。這一節(jié)就來看一下這個32位無符號整型數(shù)是如何被說明為指針的。第8頁/共77頁7.2.1 指針的定義C+中沒有屬于指針的專用關鍵字，但卻

6、有自己特有的聲明格式。其聲明方法如下所示。type * var;其中，type是指針類型，表示指針指向的內(nèi)存單元中存放的數(shù)據(jù)類型，該類型決定了指針操作時指向地址變化的規(guī)律，也決定了編譯器將把所指向的內(nèi)存塊的內(nèi)容按什么格式來處理。var是指針的變量名，*是指針的標識符。*可以靠近類型說明符，也可以靠近變量名，還可以處在兩者中間，都表示var是一個type型指針。但如果有多個指針時，每一個指針前都必須帶*號。如果不帶*號，就表示是一個type型變量，而不是指針。因此為了清晰，常將*號靠近變量名。第9頁/共77頁【示例7-2】 演示6種指針的定義方式。int * pInt;/整型指針char * p

7、Char;/字符指針float * pFloat;/浮點型指針void * pVoid;/無類型指針short *pShort,myID/定義short型指針pShort，short型非指針變量myIDbool *pBool1, Bool2;/定義一個指針pBool1，一個bool型變量Bool2分析：該示例的第1個指針是整型，表示指針pInt指向的數(shù)據(jù)為整型。第2個是字符型指針，表示pChar指向的數(shù)據(jù)為字符型。第3個是浮點型指針，表示pfloat指向的數(shù)據(jù)為浮點型。第4個是無類型指針，表示pVoid指向的數(shù)據(jù)是無類型的。第5個是短整型指針變量pShort。第6個是bool型指針變量pBoo

8、l1。第10頁/共77頁7.2.2 向左向右分析指針 示例7-2中的第6個定義語句如果是采用示例中的*號靠近變量的風格，則不會引起誤解。如果是采用*號靠近類型說明符或處在兩者中間，則容易引起誤解，容易認為pBoo1和Bool2都是指針。所以，習慣上采用靠近變量的風格。如果采用*號靠近類型的方式，則最好拆分寫成如下格式： bool *pBool1; bool Bool2;第11頁/共77頁 對于short *pShort和short* pShort這兩種聲明方式可以按如下過程理解。 從右向左理解short *pShort：pShort表明變量名是pShort，*pShort表明pShort是指針

9、，short *pShort表明pShort是指向short型數(shù)據(jù)的指針。 從左向右理解short* pShort：short表明是short類型，short*表明是指向short型的指針，short* pShort表明指向short型指針的名稱為pShort。 第二種格式的理解過程只適用于定義中的第一個變量，否則,“short* pShort,myID”語句中的myID就會被理解為short型指針。所以，建議最后采用*號靠近變量的風格，按從右向左理解。第12頁/共77頁7.2.3 看看你有多大sizeof初學者常常分不清某個變量是否是指針，尤其在面對定義復雜的指針時更顯束手無策。這里向讀者介

10、紹一個很有用的運算符sizeof，它可以幫助識別指針。sizeof也是一個運算符，雖然它的用法看起來很像一個函數(shù)。它在編譯時計算，返回的是對象的長度，格式如下：sizeof object或sizeof(object)例如，sizeof int和sizeof(int)都是在測試整型類型的長度，sizeof var和sizeof(var)都是在測試變量var的長度。由于指針所占的字節(jié)數(shù)在同一機型上是定長的，比如在32位機上是32位長，因此可以用它來測試某個變量是否是指針。第13頁/共77頁【示例7-3】 利用sizeof運算來識別指針。 分析：該示例中定義兩個指針變量。第1條輸出語句輸出了4，而c

11、har型數(shù)據(jù)的長度為1，故pChar是指針，*pChar是char型數(shù)據(jù)。第3條輸出語句輸出了4，而第4個輸出了8，表明pDouble是指針，*pDouble是double型數(shù)據(jù)。第14頁/共77頁雖然不能完全用sizeof來區(qū)分指針和非指針，但它可以作為一個有用的輔助手段來適用。要想學好指針，理解指針的涵義，還需要重點注意下面幾個概念。指針：內(nèi)存單元的地址，是常量；指針變量：保存指針的變量，類型依所指向的內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)而定，常簡稱為指針；指針本身的類型：指針本身的類型是無符號整型；指針的類型：指針所指向的類型，指針所指向的內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)的類型；指針的值：指針所指向的內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)內(nèi)容；變量名

12、是直接引用，指針則是間接引用。說明：*號在指針定義中是指針標識，不在定義中與指針在一起表示指針指向的內(nèi)存單元。在7.8節(jié)會詳細講解它的用法。指針與數(shù)組組合時也比較復雜，本書在數(shù)組一章中會有詳細介紹。第15頁/共77頁7.3 指針的種類 指針本身是一個無符號型整數(shù)，但是根據(jù)指針指向?qū)ο蟛煌陀梅ǖ牟煌梢苑殖稍S多種。第16頁/共77頁1按指向?qū)ο蟮牟煌瑒澐?如果指針指向的對象是整型數(shù)據(jù)，就稱為整型指針。如果指針指向的對象是結(jié)構(gòu)體就叫結(jié)構(gòu)體指針。如果指針指向的是函數(shù)就叫函數(shù)指針。第17頁/共77頁【示例7-4】 定義6種指向不同對象的指針。int *pInt;/整型指針float *pFloat;

13、/浮點型指針char *pChar;/字符型指針char (*pCharArray1)2;/數(shù)組指針char *pCharArray22;/指針數(shù)組char (*pFun)(int num);/函數(shù)指針分析：該示例定義了6類指針，第1個指針指向整型數(shù)，叫整型指針。第2個指向浮點型，叫浮點指針。第3個指向字符型，叫字符指針。第4個指向數(shù)組，叫數(shù)組指針。第5個指針本身是數(shù)組，叫指針數(shù)組。最后一個指向的是返回類型為char型，形參為整型的函數(shù)指針。數(shù)組指針和函數(shù)指針的理解比較復雜，在本書后續(xù)章節(jié)講解數(shù)組和函數(shù)時將詳細講解。第18頁/共77頁2按指針的多級性劃分 指針的多級性是按指針所指數(shù)據(jù)是否仍然為

14、指針來劃分的。按這個劃分方法可以將指針分為單級間指和多級間指。單級間指直接指向?qū)ο蟆６嗉夐g指指向的仍然是指針，也叫指針的指針。指針的級數(shù)由指針定義時的指針標識符表示，每出現(xiàn)一個*就增加一級。 1個*表示變量的內(nèi)容是地址，該地址指向的內(nèi)存單元是數(shù)據(jù)。2個*時，第1個*表示變量的內(nèi)容是地址，第2個*表示該地址指向的內(nèi)容仍是地址，這個地址指向的才是數(shù)據(jù)。有幾個*就可以解釋成有幾個地址變換。例如3個表示經(jīng)過3次地址變換才能定位到真正的存儲數(shù)據(jù)的單元。第19頁/共77頁【示例7-5】 指針的多重性舉例。int *pInt1;/單級間指int *pInt2;/兩級間指int *pInt3;/三級間指分析：

15、該示例聲明了3個指針，其中第1個指針直接指向一個保存整型數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元，叫做單級間指。第2個指針指向的內(nèi)容仍然是指針，該指針才指向真正的整型數(shù)據(jù)，所以叫指針的指針。第3個指針指向的內(nèi)容是指針的指針，也是多級間指。多級間指能延伸到所需要的任何一級，但跟蹤困難，一般二級間指就已足夠。如圖7-3為三個指針的指向圖示。第20頁/共77頁圖7-3 示例7-4的指針指向第21頁/共77頁3按照指針定義后可否改變劃分 按照指針定義后可否改變，可將指針分為指針常量和可變指針。第22頁/共77頁【示例7-6】 指針的可變性舉例。 int iVal;/定義整型變量 int *pInt1;/指針變量 const i

16、nt *pInt2=&iVal;/常量指針，指向可變，所指內(nèi)容不可變 int const *pInt3=&iVal;/常量指針，指向可變，所指內(nèi)容不可變 int *const pInt3=&iVal;/指針常量，指向不可變，所指內(nèi)容可變 const int *const pInt4=& iVal;/指針常量，指向不可變，所指內(nèi)容不可變第23頁/共77頁 分析：該示例定義了5個指針。其中，第1個指針是可變指針，指針指向的內(nèi)容可變，指針的指向也是可變的。第2和第3個指針都修飾指向的對象，指針對象可變，但所指向的數(shù)據(jù)的值不能變。即，指針可以指向不同的對象，但不能通過指

17、針來修改被指向的值。這種指針也被稱為可變指針。第4個指針，指針本身不能變，但指向?qū)ο蟮闹悼勺儭＿@種指針被稱為指針常量。第5種指針的指向不可變，指針的內(nèi)容也不可變。第24頁/共77頁7.4 初 始 化 指針在定義后，僅僅是分配了一個32位的內(nèi)存單元，而沒有對指針進行初始化。如果沒有初始化，那么指針的指向是隨機的、未知的，這叫野指針。如果直接引用野指針，不僅可能破壞程序，而且可能訪問到程序之外。如果使用不當，甚至也會影響到操作系統(tǒng)的安全。這是非常嚴重的事情，因此，指針在使用前必須初始化。對于指針的初始化，有兩種類型： 什么都不指； 內(nèi)存地址。 其中，“什么都不指”指給指針賦予一個值，讓它不指向任何

18、地方，即空指針。這可以通過兩種方法來實現(xiàn)，直接給指針賦予數(shù)值0和NULL。數(shù)值0是唯一可以不經(jīng)過轉(zhuǎn)換直接賦給指針的數(shù)值，除此之外的任何數(shù)值都不能直接賦給指針。NULL是宏，與0的效果是一樣的。被賦予這兩個值的指針都表示該指針為空，C+中傾向于使用0來表示空指針。第25頁/共77頁【示例7-7】 指針賦為空。 int *pInt1=0;/賦空值 int *pInt2=NULL; /賦空值 coutpInt1endl;/輸出地址 coutpInt2endl;/輸出地址 cout*pInt1endl;/輸出內(nèi)容 cout*pInt2endl;/輸出內(nèi)容 *pInt1=8;/賦值第26頁/共77頁 分

19、析：該示例定義了兩個整型指針，兩個指針都被初始化為空指針。第3、4語句是直接寫指針的名稱表示輸出指針的地址。由于兩個指針都是空，所以兩個輸出語句的輸出都是0。第5、6兩條語句是輸出指針的內(nèi)容。由于指針為空，所以其內(nèi)容也就為空?？罩羔樀牡刂窞?，可以輸出，但空指針的內(nèi)容由于為空，不能被輸出。所以第5、6兩條語句可以被編譯通過，但執(zhí)行時會導致程序出錯，甚至崩潰。最后一條語句是給指針賦值。由于pInt1被初始化為空，即它沒有被分配用來存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元，所以對一個空指針賦值也是危險的，同樣會導致程序錯誤。 注意：給指針初始化為空只能保證它不是某個隨意亂指的野指針，不給其分配存儲空間，直接使用空指針是

20、不允許的。第27頁/共77頁 除了將指針初始化為空，還可以將指針初始化為某個特定的地址，這種賦值的方法有多種。第28頁/共77頁7.4.1 用另一個指針的地址初始化 這種方法是指用一個已經(jīng)被初始化過的指針地址來初始化，這意味著它們將指向相同的單元。如果兩個指針類型相同，則可直接賦值；否則，要轉(zhuǎn)換為與被初始化指針相同類型的指針才能賦值。第29頁/共77頁【示例7-8】 設已有字符指針p1，如果p2是char型指針，則直接用p1=p2初始化p1即可。p3是整型指針，故需要強制類型轉(zhuǎn)換。 char *p2=p1;/用已有指針p1給p2賦值 int *p3=(int *)p1;/類型不同的指針間的賦值

21、第30頁/共77頁7.4.2 用某個變量的地址初始化 這種方法是用已經(jīng)定義的變量來初始化指針，要用到取地址運算符&。取地址運算符的用法如下所示。 p=&var; 其中，p是指針，var是變量。賦值后，p將指向var，p的值就是var。這要求兩者具有相同的類型，即指針所指向的類型與var類型相同。否則，就需要執(zhí)行強制類型轉(zhuǎn)換。第31頁/共77頁【示例7-9】 演示用變量的地址初始化指針的方法。 char var; char *p=&var;/取變量的地址給指針p 分析：如果指針的類型與所指內(nèi)容的類型不同，則需要類型轉(zhuǎn)換，如示例7-8中所示。這種類型轉(zhuǎn)換只是對內(nèi)存單元做了重

22、新解釋。因為指針無論什么時候都只是一個無符號整型數(shù)，所以指針的強制類型轉(zhuǎn)換的目標實際是上指向的內(nèi)存單元。這種轉(zhuǎn)換只是告訴系統(tǒng)要按指定的格式來解釋某塊內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)。例如將指向整型類型的指針強制轉(zhuǎn)換為字符型，表示告訴系統(tǒng)將該指針指向的占4個字節(jié)的整型數(shù)據(jù)解釋為字符型，并且只取sizeof(char)長度的字節(jié)作為字符指針的值。 除非程序員真的能夠很好地控制不同種類型指針之間的強制轉(zhuǎn)換的結(jié)果；否則不鼓勵這么做。這么做也存在導致指針越界，指向非法區(qū)域的危險。第32頁/共77頁7.4.3 用new分配內(nèi)存單元有時定義指針不是為了指向已經(jīng)定義好的其他變量，而是為了開辟新的存儲單元，這時就需要動態(tài)申請內(nèi)存

23、單元。C+采用new運算符來申請新的存儲單元，格式如下。p=new type;或p=new type;其中，p表示指針，new是關鍵字，type是類型名，表示需要n個type類型長度的存儲單元。new返回新分配的內(nèi)存單元的地址。第一種格式表示申請一個type類型長度的內(nèi)存單元，第二種格式表示申請n個type類型長度的內(nèi)存單元。第33頁/共77頁 當申請的內(nèi)存單元不再使用時，必須予以收回，這要用到與new配對的delete運算符。其格式如下所示。 delete p; 或 delete p; 其中，delete是關鍵字，p是指針，表示要刪除new分配的多個type類型的存儲單元。兩種格式分別與ne

24、w的兩種格式相對應。需要注意的是delete并沒有破壞指針p的內(nèi)容，它只是告訴系統(tǒng)收回這片內(nèi)存單元，可以重新利用。所以delete后，最好將p顯示置為空指針。第34頁/共77頁【示例7-10】 演示new/delete的使用方法。 char *p; p=new char;/申請內(nèi)存塊，將地址賦給p *p=a;/修改p所指向的內(nèi)容 delete p;/釋放p所指向的內(nèi)存塊第35頁/共77頁7.4.4 用malloc分配內(nèi)存單元 除了new/delete外，C+中還保留了C中分配動態(tài)內(nèi)存的方法。C中使用malloc/free函數(shù)對來分配和釋放動態(tài)內(nèi)存，這和new/delete比較類似。malloc

25、的原型為： extern void *malloc(unsigned int num_bytes); 該函數(shù)在頭文件malloc.h中，它的功能是申請num_bytes字節(jié)的連續(xù)內(nèi)存塊。如果申請成功則返回該塊的首地址；否則返回空指針NULL。用法如下所示。 type pn; p=(type*)malloc(sizeof(type)*n); 其中，p是type型指針，sizeof(type)是計算一個type型數(shù)據(jù)需要的字節(jié)數(shù)，n表示需要存儲n個type型數(shù)據(jù)。(type*)是對malloc的返回值進行強制轉(zhuǎn)換。該式的含義是申請可以存儲n個type型數(shù)據(jù)的內(nèi)存塊，并且將塊的首地址轉(zhuǎn)換為type型

26、賦給p。第36頁/共77頁 當用malloc分配的內(nèi)存不再使用時，應使用free()函數(shù)將內(nèi)存塊釋放。格式如下所示。 free (p); 其中，p是不再使用的指針變量。同delete一樣，free也沒有破壞指針p的內(nèi)容，只是告訴系統(tǒng)收回這片內(nèi)存單元，可以重新利用。所以free后，最好將p顯示置空指針。第37頁/共77頁【示例7-11】 演示malloc/free的使用方法。 p=(char*)malloc(sizeof(char)*2);/申請2個存放char類型數(shù)據(jù)的內(nèi)存塊 free (p);/釋放p指向的內(nèi)存單元 分析：malloc/free與new/delete的區(qū)別在于：前者是C+/C

27、語言的標準庫函數(shù)，后者是C+的運算符，是保留字。malloc返回的是無符號指針，需要強制轉(zhuǎn)換才能賦給指針變量，而new可以返回正確的指針。 說明：malloc只是分配要求的內(nèi)存單元，而new則可以自動根據(jù)類型計算需要的內(nèi)存空間。如果有構(gòu)造函數(shù)，new還會自動執(zhí)行。第38頁/共77頁【示例7-12】 綜合演示指針的使用方法。 分析：該示例中定義了4個變量，分別采用4種不同的方法初始化。pInt1被初始化為整型變量iVal的地址，因此pInt1的內(nèi)容應該是100。pInt2被直接賦于指針pInt1，兩者將指向同一內(nèi)存單元。pInt3用new運算符申請，Int4用mallocf申請。 其中，0 x2

28、2ff64等數(shù)字是以十六進制表示的地址。第39頁/共77頁7.5 指針的運算 指針變量可以像普通變量一樣進行運算，但其運算的種類是有限的，而且變化規(guī)律要受其所指向類型的制約。一般來講，它只能進行賦值運算、部分算術(shù)運算和關系運算。賦值運算可以參考7.4“初始化”小節(jié)，本節(jié)主要講解指針的算術(shù)運算和關系運算。第40頁/共77頁7.5.1 算術(shù)運算 指針只能完成兩種算數(shù)運算：加和減。指針的加減運算與普通變量的加減運算不一樣，指針的加減變化規(guī)律要受所指向的類型約束。它只能與以整型作為基類型的數(shù)據(jù)類型進行運算，或者在指針變量之間。指針的運算都是以元素為單位，每次變化都是移動若干個元素位。 指針的加減運算不

29、是單純的在原地址基礎上加減1，而是加減一個數(shù)據(jù)類型的長度。所以，指針運算中“1”的意義隨數(shù)據(jù)類型的不同而不同。例如指針是整型指針，那么每加減一個1，就表示將指針的地址前或后移動一個整型類型數(shù)據(jù)的長度，即地址要變化4個字節(jié)，移動到下一個整型數(shù)據(jù)的首地址上。這時“1”就代表4。如果是double型，那么“1”就代表8。第41頁/共77頁 指針的加減運算最好限定在事先申請的內(nèi)存單元內(nèi)，不要通過加減運算跨越到其他內(nèi)存塊內(nèi)。雖然，編譯器不會對這個問題報錯，但這么做是很危險的。有可能在無意識的情況下訪問或破壞了其他內(nèi)存單元的數(shù)據(jù)。 指針可以進行加減運算，但兩指針之間只能進行減運算。兩個指針的減法表示計算它

30、們之間的元素個數(shù)。如果差為負數(shù)，表示地址高的指針需要后移幾次才能到地址低的指針處。如果是正數(shù)，表示地址低的指針需要移動幾次才能前進到地址高的指針處。這個值實際是指針地址的算術(shù)差除以類型寬度得到的。第42頁/共77頁【示例7-13】 演示指針的加減運算。 分析：該示例定義了兩個指針變量，申請了5個單位的整型存儲單元，分別考察了指針的加減運算和指針間的減運算。首先用new運算符申請了5個單位的整型存儲單元。由于填充存儲單元時，需要移動指針，所以將申請的存儲單元的首地址保留下來，這由語句“pInt2=pInt1;”來完成。接下來用for循環(huán)給每個存儲單元賦值，用“pInt1+;”實現(xiàn)指針的移動，一次

31、一個元素。在for語句內(nèi)還依次輸出了5個存儲單元的首地址。從第04個單元的輸出可以看出，指針的加法是以元素為單位，加1就表示地址要移動sizeof(int)個字節(jié)。 分析循環(huán)語句可知，從循環(huán)退出后指針將移出存儲單元一個元素的長度，因此需要移回來。這用語句“pInt1-;”實現(xiàn)。接下來又按倒序輸出了存儲單元中的內(nèi)容，如輸出中第615行所示。注意到第15個輸出的地址不再存儲單元內(nèi)，其原因與前一個循環(huán)一樣，同樣需要移回。第43頁/共77頁 第五步將pInt2后移了四個元素。此時，pInt2在第一個元素上。由于計算機中元素的計數(shù)是從0開始，所以移到第四個元素需對pInt2加3，即移動3次。對照移動前后

32、的地址和第04的輸出可看出，3在這里代表了3*sizeof(int)個字節(jié)。然后對pInt2又移動了一個元素，到了存儲單元的末尾元素上。此時pInt1在首元素上，故兩指針的差為4，表示pInt1需要移動4次才能移到pInt2處。第44頁/共77頁7.5.2 關系運算 指針之間除了可以進行減運算外，還可以進行關系運算。指針的關系運算是比較地址間的關系，這包括兩方面：一方面是判斷指針是否為空，另一方面是比較指針的相對位置。進行關系運算的兩個指針必須具有相同的類型。有相同類型的兩個指針p1和p2，則p1和p2間的關系運算式如下所示。 p1=p2：判斷p1和p2是否指向同一個內(nèi)存地址； p1p2：判斷

33、p1是否處于比p2高的高地址內(nèi)存位置； p1=p2：判斷p1是否處于不低于p2的內(nèi)存位置； p1p2：判斷p1是否處于比p2低的低地址內(nèi)存位置； p1=p2：判斷p1是否處于不高于p2的內(nèi)存位置。第45頁/共77頁 以上5種是判斷兩個指針之間的比較，下面兩種是判斷指針是否為空。 p1=0：判斷p1是否是空指針，即什么都不指； p1=NULL：含義同上； p1!=0：判斷p1是否不是空指針，即指向某個特定地址； p1!=NULL：含義同上。 注意：C+標準中并沒有規(guī)定空指針必須指向內(nèi)存中的什么地方，具體用什么地址值來表示空指針取決于系統(tǒng)的實現(xiàn)。因此，NULL并不總等于0。這就存在了零空指針和非零

34、空指針兩種，但是C+傾向于使用零空指針。 上述4種都是判斷指針與空指針之間的關系，這在通過指針遍歷鏈表、數(shù)組等連續(xù)內(nèi)存單元時很有用，可以作為遍歷終止的條件。第46頁/共77頁【示例7-14】 演示指針的關系運算。 分析：該示例定義了兩個整型指針變量pInt1和pInt2，用new運算符給pInt1分配了可存放5個整型數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元。申請時使用了dowhile循環(huán)，循環(huán)的出口條件是“pInt1=0”。這表示通過判斷pInt1是否為空，從而判斷是否成功申請到內(nèi)存空間。如果為空，表明申請失敗，繼續(xù)申請，直至申請成功為止。申請成功后，將pInt1的值賦給了pInt2，從輸出結(jié)果可看出，兩者指向了同一個

35、內(nèi)存單元。因此，判等運算輸出為1，判斷pInt1是否地址比pInt2高輸出0。 接下來，pInt2移動了一個位置，從輸出可以看出，地址增加了4個字節(jié)，恰是一個int型數(shù)據(jù)的長度。然后再次對pInt1和pInt2判等，顯然兩者不等，故輸出0。但顯然pInt2在比pInt1高的位置上，故下一個比較輸出了1。最后判斷pInt1是否是空指針，輸出0。第47頁/共77頁7.6 指針的指針 指針的指針意味著指針所指向的內(nèi)容仍然是另一個指針變量的地址，這在7.2節(jié)提到過。指針的指針是指針中的難點，不易理解。本節(jié)將向讀者詳細講解它的內(nèi)涵和用途。指針的指針聲明方式如下： type *ptr; 變量訪問內(nèi)存單元是

36、直接訪問，用指針訪問內(nèi)存單元則屬于間接訪問。如果指針直接指向數(shù)據(jù)單元，則稱為單級間址。單級間址定義時使用一個*號。如果指針指向的內(nèi)容依然是地址，該地址才指向真正的數(shù)據(jù)單元，那么這種指針就叫二級間指。二級間指定義時使用兩個*號。第48頁/共77頁【示例7-15】 假設有字符變量ch=a，則讓指針ptr1指向ch，指針ptr2指向ptr1的代碼如下所示。 char ch=a; char *ptr1=&ch; char *ptr2; *ptr2=&ptr1; 分析：指針的指向關系如圖7-4所示。 在該圖中，ch存放在1004單元中，字符變量占一個字節(jié)。ptr1存放在1000開始的4字

37、節(jié)內(nèi)存單元中（指針是無符號整型數(shù)，占4字節(jié)），它的內(nèi)容是ch所在單元地址1004。ptr2放在1006開始的4字節(jié)中，其內(nèi)容是ptr1所在的內(nèi)存塊的首地址。它們之間的指向關系如圖中的箭頭所示。第49頁/共77頁圖7-4 單級間指與二級間指 從圖7-4可見，如果用ptr1去訪問能ch，則只需要一次跳轉(zhuǎn)就可尋址到ch。而如果通過ptr2來訪問ch，則需要先跳轉(zhuǎn)到ptr1，再跳轉(zhuǎn)到ch。 定義中有幾個*號就是幾級間指，訪問到最終數(shù)據(jù)單元時就需要幾級跳轉(zhuǎn)。第50頁/共77頁【示例7-16】 多級間指舉例。 int *p;/三級間指 int *p;/四級間指 分析：理解間指時要從右向左。對于“int *

38、p;”可按如下過程理解。從右向左，先看到p，表明變量名為p。再向左，遇到*，表明p的內(nèi)容是地址，*p是指針。繼續(xù)向左，又是*，表明*p的內(nèi)容是地址，*p是指針。再向左，還是*，表明*p內(nèi)容依然是地址，*p是指針。最后再向左是int，沒有了*，表明*p的內(nèi)容是整型數(shù)據(jù)。 技巧：將指針的指針用于數(shù)組和函數(shù)傳值中。指針的指針常常作為函數(shù)的參數(shù)，使函數(shù)能夠修改局部指針變量，即在函數(shù)內(nèi)修改局部指針的指向。在數(shù)組處理中，可以用指針的指針來代替多維數(shù)組。第51頁/共77頁7.7 指針的使用 指針與其他變量一樣，必須先定義后使用，而且必須先初始化。否則，指針就是一個野指針，使用這樣的野指針會造成不可預期的后果

39、。本章7.4節(jié)中詳細討論了指針初始化的問題，這一節(jié)就來討論一下指針使用方面的問題，這包括兩方面：賦值和取內(nèi)容。第52頁/共77頁7.7.1 指針的賦值 在7.4節(jié)講過指針的初始化，賦值與初始化基本類似，7.4節(jié)談到的初始化方法都適用于賦值。但兩者也有一些細微的差別。初始化多發(fā)生在定義時，而賦值則多在定義以后。初始化時如果不是字符串，則右值只能使用地址。因為，此時指針還沒有指向特定的內(nèi)存單元，所以不能給它賦數(shù)據(jù)。字符串實質(zhì)是字符數(shù)組，字符數(shù)組是天生的指針。系統(tǒng)會自動為字符串分配存儲單元，并且數(shù)組的名字就是字符串的首地址指針。此時實質(zhì)還是地址。賦值可以賦地址或數(shù)據(jù)，第53頁/共77頁 格式如下所示

40、。 p1=&var; p1=p2; *p1=var; 第1個式子中，p1是指針變量，var是變量。&是取地址運算符（格式參7.4節(jié)），取出變量var的地址。所以，第1個式子表示讓指針指向變量var。第2個式子中p1和p2是同類型的指針，表示讓p1指向p2所指的內(nèi)存單元。第3個式子中，p1是指針變量，var是變量。*是間接操作符，表示間接訪問p1指向的內(nèi)存單元。該式表示直接用變量var來修改指針所指向的內(nèi)存單元的內(nèi)容。賦值時，若左值不帶*，則只能賦予地址；否則只能賦予指針變量的內(nèi)容。第54頁/共77頁【示例7-17】 演示指針的賦值方法。 分析：該示例中指針變量p1、p2的初始化

41、和賦值是一樣的過程，而p3則是先初始化，再賦值。賦給p1的是變量iVal的地址，由取地址運算符取出。賦給p2的則是p1的指針，p2和p1將都指向變量iVal。p3則是先初始化為空指針，再用new申請存儲單元，然后再賦值。通過間接訪問，將100保存到p3中。 注意：賦地址時，不要求左值原來必須指向某個內(nèi)存單元。而賦數(shù)據(jù)則要求指針必須指向某個內(nèi)存單元，給其賦值只是填充了該內(nèi)存單元的內(nèi)容。第55頁/共77頁7.7.2 *操作符 *操作符也叫間接訪問運算符，用來表示指針所指的變量，結(jié)合性為從右到左，屬于單目運算。*運算符后跟的必須是指針變量。如果作為左值，則是向指針所指單元中寫入數(shù)據(jù)。如果作為右值，則

42、是從指針所指單元中讀數(shù)據(jù)。格式如下所示。 *p=常量； *p=var; var=*p; 第1個式子是直接將常量送入p所指的單元。第2個式子是將變量var的值送入p所指向的單元內(nèi)。第3個是將指針p所指單元的數(shù)據(jù)讀出賦給var。第56頁/共77頁【示例7-18】 *操作符的使用方法。 注意：指針運算符*和間接訪問運算符*不同。前者是類型說明符，表示其后的變量是無符號整數(shù)，保存的是地址，一次訪問sizeof(type)長度。后者表示間接訪問指針所指的單元，用于賦值或取內(nèi)容。第57頁/共77頁7.8 引用與指針 引用就是別名或同義詞，它是同一塊內(nèi)存單元的不同名稱。常用于替代傳值方式，傳遞參數(shù)和返回值。

43、具有指針的特點，可節(jié)省內(nèi)存復制帶來的開銷。它的定義格式如下所示。 type &ref=var; 其中，type是類型名稱，&是引用的說明符，ref是引用的名稱，var是與引用同類型的變量名稱。該式表示定義一個引用，該引用是var的別名，與var使用同樣的內(nèi)存單元。引用與指針的區(qū)別是： （1）引用只是變量的別名，不開辟新的空間，與原變量使用同一塊內(nèi)存單元。指針則是一個新的變量，有自己的存儲空間。第58頁/共77頁【示例7-19】 測試引用與變量是否使用同一塊內(nèi)存單元。 分析：該示例中，ref引用了x，指針p1指向x，p2指向ref。 從輸出可以看出，變量x和其引用ref使用的內(nèi)存

44、單元是一樣的。而且最后一條語句的輸出也表明ref與x是一樣的，p2和p1都指向x。第59頁/共77頁 （2）引用必須在聲明時就初始化，指針則可在任何時候初始化。例如示例7-19中，如果希望ref引用變量x，就必須在定義ref時用語句int &ref=x實現(xiàn)，而不能聲明后，再用“ref=x”或其他形式實現(xiàn)。ref=x這種形式是在給引用賦值，但此時ref還沒有引用任何變量，因此給其賦值是不合邏輯的。實際上，如果引用在定義時懸空，編譯器將報錯。 （3）引用不能為空，必須總是引用一個對象。而指針則可以為空，不指向任何地方。第60頁/共77頁【示例7-20】 給引用和指針賦空。 int &

45、;ref=NULL; *p=NULL; 分析：其中，語句int &ref=NULL是不允許的。而int *p=NULL是允許的，表示p什么都不指。第61頁/共77頁 （4）引用一旦被初始化，就不能再引用其他對象。而指針如果沒有用const修飾，就可以重新指向不同的變量。例如示例7-19中，ref=x這樣的語句只能在初始化時出現(xiàn)。因此，即使想改變引用的對象，也不會有機會去實現(xiàn)。 （5）如果引用被const修飾，則可以直接在初始化時賦常量。而指針除了0以外，什么時候都不能直接賦未經(jīng)轉(zhuǎn)換的常量。此時，引用的語義是創(chuàng)建一個臨時的對象，并用該常量來初始化，然后對其引用，直到銷毀引用才銷毀該臨時對

46、象。而指針則意味著直接賦予一個地址，這是不允許的。第62頁/共77頁【示例7-21】 用常量給引用賦值。 分析：該示例中，引用ref2直接賦值為0，這表示創(chuàng)建一個臨時整型對象0，并用ref2引用它，其值為0。而p被賦為0，表示將p初始化為空。 需要注意的是，如果沒有用const修飾引用，則不能直接賦常量。第63頁/共77頁 （6）引用聲明時用&作為標識，使用時像變量一樣直接使用。而指針則用*作為標識，使用時也要用*間接訪問。 （7）sizeof操作施加到引用上時，測試的是被引用對象的寬度。而用于指針時，則是測試指針本身的寬度（同一種機型上，它總是定值）。第64頁/共77頁【示例7-22

47、】 測試了引用型變量和指針型變量在sizeof運算符下的不同。 分析：該示例分別定義了兩種類型的變量、引用和指針，并分別輸出其所占的字節(jié)數(shù)。從輸出中可以看出，兩個引用變量中與其被引用對象占據(jù)相同的字節(jié)數(shù)。這是因為兩者實際上就是使用同一內(nèi)存單元。兩個指針則與被指對象無關，總是4。這是因為32位機型上，指針的占4字節(jié)存儲單元。第65頁/共77頁 引用與指針的共同點： 引用的本質(zhì)也是指針，但是編譯器在編譯階段進行了轉(zhuǎn)換。 指針與引用都是間接引用其他對象。指針是通過地址間接訪問指向的對象，引用是用別名去直接訪問被引用對象。 技巧：當不能決定是選擇指針還是選擇引用時，可以簡單地參照下述兩條原則：若指向沒有命名的對象，或不想指向同一個對象，則使用指針；若總是指向同一個對象，則使用引用。第66頁/共77頁7.9 特 殊 指 針 除了有明確指向和類型的指針外，有時候還常常用到一些特殊類型的指針，以應對特殊的用途。本節(jié)將向讀者介紹void型指針和空指針，這兩種指針在實際應用中經(jīng)常會用到。第67頁/共77頁7.9.1 void型指針 void型指針就是無類型指針。它沒有類型，只是指向一塊申請好的內(nèi)存單元。其格式如下所示。 void *