介绍
指针是“指向”另外一种类型的复合类型。与引用类似,指针也实现了对其他对象的间接访问。然而指针也引用相比又有很多不同点:
1. 指针本身就是一个对象,允许对指针赋值和拷贝,而且在指针的生命周期内它可以先后指向几个不同的对象。
2. 指针无须在定义时赋初值。和其他内置类型一样,在块作用域内定义的指针如果没有被初始化,也将拥有一个不确定的值。
指针存放某个对象的地址,想获取该地址,需要使用取地址符(操作符&):
int ival = 42;
int *p = &ival; // p存放变量ival的地址,或者说p是指向变量ival 的指针
int *p; // 随机分配指针地址addr
*p = 42; // 地址addr的变量被赋值为42
注意: 所有指针的类型都要和它所指向的对象严格匹配,除以下两种情况:
1.
2.
若指针指向了一个对象,则允许使用解引用符(操作符 *)来访问该对象:
int ival = 42;
int *p = &ival; // p存放着变量ival的地址,或者说p是指向变量ival的指针
cout << *p; // 由符号*得到指针所指的对象,输出42
空指针:
空指针不指向任何对象,以下列出几个生成空指针的方法:
int *p1 = nullptr; // 等价于 int *p1 = 0;
int *p2 = 0; // 直接将p2初始化为字面常量0
// 需要首先 #include <cstdlib>
int *p3 = NULL; // 等价于 int *p3 = 0;
得到空指针最直接的办法就是用字面值nullptr来初始化指针,这也是C++11新标准刚刚引入的一种方法。nullptr是一种特殊类型的字面值,它可以被转换成任意其他的指针类型。也可通过将指针初始化为字面值0来生成空指针。
过去的程序还会用到一个名为NULL的预处理变量来给指针赋值,这个变量在头文件cstdlib中定义,它的值就是0。
在判断语句中,若指针的值是0,条件取false;任何非0指针对应的条件值都是true。
示例:
#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
int main()
{
int a = 5;
int *p = nullptr; // 指针p不指向任何对象,没有输出
p = &a; // 指针p指向对象a(的地址),*p = a = 5
cout << "*p = " << *p << endl;
return 0;
}
输出: *p = 5
void* 指针
指针有两个属性:指向变量/对象的地址和长度,但是指针只存储地址,长度则取决于指针的类型;编译器根据指针的类型从指针指向的地址向后寻址,指针类型不同则寻址范围也不同,比如:
1. int* 从指定地址后寻找4字节作为变量的存储单元
2. double* 从指定地址后寻找8字节作为变量的存储单元
void* 是一种特殊的指针类型,可用于存放任意对象的地址。不能直接操作void* 指针所指的对象,因为我们并不知道这个对象到底是什么类型,也就无法确定能在这个对象上做哪些操作。
void 指针使用规范
1. void指针可以指向任意类型的数据,即可用任意数据类型的指针对void指针赋值。例如
int *pint;
void *pvoid; //它没有类型,或者说这个类型不能判断出指向对象的长度
pvoid = pint; //只获得变量/对象地址而不获得大小,但是不能 pint =pvoid;
2. 如果要将pvoid赋给其他类型指针,则需要强制类型转换如:
pint = (int *)pvoid; //转换类型也就是获得指向变量/对象大小
3. void指针不能复引用(即取内容的意思)
int *p = nullptr; int a = 5;
p = &a;
void *pvoid = nullptr;
pvoid = p; // pvoid只能得到指针p的地址
cout << pvoid << endl; // 正确,可以输出地址
cout << *pvoid << endl; // 错误,void* 不是一个指针类型
要想复引用一个指针,或者使用“->”运算符复引用一部分,都要有对于指针指向的内存的解释规则。
因为void指针只知道指向变量/对象的起始地址,而不知道指向变量/对象的大小(占几个字节)所以无法正确引用。
4. 按照ANSI(AmericanNationalStandardsInstitute)标准,不能对void指针进行算法操作,即下列操作都是不合法的:
void* pvoid;
pvoid++; //ANSI:错误
pvoid+=1; //ANSI:错误
ANSI标准之所以这样认定,是因为它坚持:进行算法操作的指针必须是确定知道其指向数据类型大小的 。
例如:
int *pint;
pint++; //ANSI:正确
pint++的结果是使其增大sizeof(int)。
但是大名鼎鼎的GNU(GNU'sNotUnix的缩写)则不这么认定,它指定void*的算法操作与char*一致。
因此下列语句在GNU编译器中皆正确:
pvoid++; //GNU:正确
pvoid+=1; //GNU:正确
pvoid++的执行结果是其增大了1。
在实际的程序设计中,为迎合ANSI标准,并提高程序的可移植性,我们可以这样编写实现同样功能的代码:
void *pvoid;
(char*)pvoid++; //ANSI:正确;GNU:正确
(char*)pvoid+=1; //ANSI:错误;GNU:正确
GNU和ANSI还有一些区别,总体而言,GNU较ANSI更“开放”,提供了对更多语法的支持。但是我们在真实设计时,还是应该尽可能地迎合ANSI标准。
5. 如果函数的参数可以是任意类型指针,那么应声明其参数为void*。
典型的如内存操作函数memcpy和memset的函数原型分别为:
void *memcpy(void*dest,constvoid*src,size_tlen);
void *memset(void*buffer,intc,size_tnum);
这样,任何类型的指针都可以传入memcpy和memset中,这也真实地体现了内存操作函数的意义,因为它操作的对象仅仅是一片内存,而不论这片内存是什么类型。如果 memcpy和memset的参数类型不是void*,而是char*,那才叫真的奇怪了!这样的memcpy和memset明显不是一个“纯粹的,脱离低级趣味的”函数!
下面的代码执行正确:
int intarray[100];
memset(intarray,0,100*sizeof(int)); //将intarray清0
int intarray1[100], intarray2[100];
memcpy(intarray1,intarray2,100*sizeof(int));//将intarray2拷贝给intarray1