C++基础（1）指针

C++ 指针

一. 指针基本概念

指针是另外一种类型的复合类型，复合类型是指基于其它类型定义的类型 (意思是说指针是指向什么类型，那么指针本身就是什么类型)

指针其实就是程序数据在内存中的地址，而指针变量是用来保存这些地址的变量

内存是一个很大的，线性的字节数组。每一个字节都是固定的大小，由8个二进制位组成。最关键的是，每一个字节都有一个唯一的编号,编号从0开始，一直到最后一个字节，这个编号就是所谓的地址。
在这里插入图片描述

指针的值（虚拟地址值）使用一个机器字长 来存储,也就是说,对于一个机器字长为w位的电脑而言,它的虚拟地址空间是0~[2的w次幂] - 1,程序最多能访问2的w次幂个字节。这就是为什么xp这种32位系统最大支持4GB内存的原因了。

机器字长是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数（整数运算即定点整数运算，常见的有8位、16位、32位、64位等）

二. 变量指针内存三者之间的关系

1. 变量在内存中的存储

举个例子： int a = 1;
在这里插入图片描述

因为 int 类型在 32 位操作系统中占 4 个字节，那么内存中地址 0028FF40到0028FF43之间4个字节就存储了变量a ，但是指针只存储了首地址值 0028FF40 作为变量 a 的指针地址，所以占据内存的地址就是地址值最小的那个字节的地址

2. 指针在内存中的存储

再举个例子：

	int a = 1;
	// 声明一个指针 格式 ： 变量类型 * 指针变量名 = &变量名
	// &变量名 表示获取变量在内存中的首地址值
	// * 表示是一个指针
	int * p = &a; 
	p++;

指针也是一种数据类型，在32位程序里，所有类型的指针的值都是一个32位整数，因为32位程序里内存地址全都是32位长，所以无论是什么类型的指针，在32为系统中指针都是占用4个字节。

在上例中，指针p 的类型是int *，它指向的类型是int，它被初始化为指向整形变量a，接下来的第3句中，指针p 被加了1，编译器是这样处理的：它把指针p的值加上了sizeof(int)大小的字节，在32位程序中，是被加上了4。由于地址是用字节做单位的，故p所指向的地址由原来的变量a的地址向高地址方向增加了4个字节。

这个时候可以打印一下 p 指向的的内存地址数据

int main()
{
    
    
	int a = 1;
	// 声明一个指针 格式 ： 变量类型 * 指针变量名 = &变量名
	// &变量名 表示获取变量在内存中的首地址值
	// * 表示是一个指针
	int * p = &a; 
	cout << *p << endl;
	p++;
	cout << *p << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果：
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第一次打印正确值，因为第一次打印的时候，指针p指向的是变量a的地址值
第二次打印了一个负数，因为 p++ 操作是改变指向的内存地址，而不是把原来的4字节扩张为8字节
在这里插入图片描述

三. 指针使用

1. 定义指针对象

定义指针变量时，在变量名前写一个 * 星号，这个变量就变成了对应变量类型的指针变量。必要时要加( ) 来避免优先级的问题：

	int * p_int; 		//指向int类型变量的指针         

	double * p_double; 	//指向double类型变量的指针  

	Person * p_struct; 	//类或结构体类型的指针

	int** p_pointer; 	//指向 一个整形变量指针的指针

	int(*p_arr)[3]; 	//指向含有3个int元素的数组的指针 

	int(*p_func)(int, int); 	//指向返回类型为int，有2个int形参的函数的指针

2. 获取指针指向的数据

	int a = 1;
	int * p = &a;
	printf("%p\n", &a);// 变量a的所在的内存地址
	printf("%p\n", p);// 指针p的值 就是a的地址
	printf("%d\n", *p);//内存地址为 指针p的值 的数据 输出：1 
	printf("%p\n", &p);//指针p的所在的内存地址

3. 指针值的状态

指向一个对象的地址例：int * p = a;
指向紧邻对象所占空间的下一个位置例：p++;
空指针，意味着指针没有指向任何对象例：int * p;
无效指针（野指针）例：int * p = 0x00001;

4. 指针的算数运算

指针可以加上或减去一个整数。指针的这种运算的意义和通常的数值的加减运算的意义是不一样的，指针的运算是有单位的

如上面 2.2 介绍 p++ 的例子：

指针p的类型是int *，它指向的类型是 int，p加1，编译器在1的后面乘上了单位sizeof（int）

若p+3，则编译之后的地址应该是 p的地址加 3 * sizeof(int)

指针运算最终会变为内存地址的元素，内存又是一个连续空间，所以按理只要没有超出内存限制就可以一直增加。这样前面所说的指针值的状态第二条就很好解释了。

四. 函数和指针

4.1 函数的参数和指针

实参传递给形参，是按值传递的，也就是说，函数中的形参是实参的拷贝份，形参和实参只是在值上面一样，而不是同一个内存数据对象。这就意味着：这种数据传递是单向的，即从调用者传递给被调函数，而被调函数无法修改传递的参数达到回传的效果

void change(int a)
{
    
    
	a++;  
}

int main(void)
{
    
    
	int a = 1;
	change(a);
	cout << a << endl; // a = 1
	return 0;
}

有时候我们可以使用函数的返回值来回传数据，在简单的情况下是可以的，但是如果返回值有其它用途（例如返回函数的执行状态量），或者要回传的数据不止一个，返回值就解决不了了。

传递变量的指针可以轻松解决上述问题：

void change(int * a)
{
    
    
	(*a)++;  
}

int main(void)
{
    
    
	int a = 1;
	change(&a);
	cout << a << endl; // a = 2
	return 0;
}

有时我们会传递类或者结构体对象，而类或者结构体占用的内存有时会比较大，通过值传递的方式会拷贝完整的数据，降低程序的效率。而指针只是固定大小的空间，效率比较高

五. const 和指针

5.1 指向常量的指针

	int a = 1;
	int b = 2;
	// 指向常量的指针，它指向的值不能修改,但是执行可以变
	const int * p = &a; 
	//将const放在类型前面或者后面，二者的意义完全相同
	//int const * p;
	// *p = b; // 编译报错
	p = &b; // 通过
	b = 3; // 通过
	cout << *p << endl; // 输出：3

5.2 常量指针

	int a = 1;
	int b = 2;
	int * const p = &a; 

	// p = &b; // 编译报错
	*p = 3;
	cout << *p << endl;

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