指针与引用

指针与引用

关于指针的两大运算符：

*：称为间接访问或是解除引用运算符。将其运用于指针，可以得到该指针对应的地址处存储的值。

&：称为地址运算符，对一个变量应用地址运算符，就可以获取它的地址。

实际上，由于指针也是一个变量，因此一个指针也可以再取地址，这个地址需存入一个二维指针，不过高维的情形非常复杂，不用担心在考试中遇到。

指针的定义声明

声明一个指针，可以任意指定类型，甚至 * 两边的空格也是任选的，但对每个指针变量名，都需要使用一个*。

int *a;
char* b;
double*c;

第一句声明表明： \(*a\) 的类型为 int，由于 * 运算符被用于指针，因此变量 \(a\) 本身必须为指针.
在口头和书面语表述上，我们说 a 指向 int 类型。

指针定义声明实例

在下面的例子中，假设内存地址从 \(100\) 开始（方便起见，其为十进制数，实际上你在 C++ 程序直接 cout一个地址值，是十六进制的）。

// 内存地址 ： |a 100|b 104|c 108|d 112|
int a = 123;
double b = 3.14;
int *c = &a;
double* d = &b;
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;

则最后会输出：
123 3.14 100 104

数组与指针的关系

int a[10];

在上面的声明中，显然 \(a[4]\) 是整型（\(int\)）但 \(a\) 的类型是什么？ 它表示的又是什么？

在几乎所有使用数组名的表达式中， 数组名（上面的a）的值是一个指针常量，也就是数组第 1 个元素的地址。
在上面的例子中， a 的类型是“指向 int 的常量指针”；如果它是其他类型，那么数组名的类型就是“指向其他类型的常量指针”。

注意这个值是指针常量，而不是指针变量。显然表示完整一段元素的数组的起始位置的指针，是不能轻易改变的——你不能很轻松地移动整个数组。

数组的下标引用表达式

∗(a + i) = a[i]

这两个间接访问与下标引用的表达式是等价的。实际上，写在程序语句中，会有运算优先级上的轻微差异。

int array[10];
int *ap = array + 2;

尝试在以下涉及 ap 的表达式中，写出使用 array的对等表达式：

• ap：显然， array+2 与 array[2] 符合要求。

• *ap：间接访问跟随指针访问它所指向的位置，因此答案为 array[2]， *(array+2) 也可以。

• ap[0]：如果你觉得 ap 不是一个数组从而不能这样做，你就陷入了其他编程语言的思维惯性中了。 C++的下标引用和间接访问表达式一样，在这种情况下，对等的表达式是 *(ap+(0))， \(0\) 和括号可以除去，其结果与前一个表达式相同： array[2]。

• ap+6：如果 ap 指向 array[2]，这个加法运算产生的指针所指向的元素是 array[2] 向后移动 \(6\) 个整数位置的元素。对等表达式为 array + 8、 array[8]。

• *ap+6：小心！这里的两个操作符中，是间接访问先执行！间接访问的结果再与 \(6\) 相加，所以这个表达式相当于表达式 array[2]+6。

• *(ap+6)：有了上面的例子，不难想到，这一表达式的值为 array[8]。

• ap：注意，这一表达式是合法、能通过编译的，但其结果与 array 无关。你无法预测编译器会把 ap 放在相对于 array 的什么内存位置。

• ap[-1]：我们常说的“负数下标会报错”在这里不能直接适用，应该先转换为间接访问表达式：*(array + 2 - 1)，从而可知：答案为 array[1]。

• ap[9]：问题在于，原数组 array 只有 \(10\) 个元素，所以会有溢出错误。

• 2[array]：你也许想不到，这个表达式是合法的，它的值就是 array[2]！因为这里的加法是满足交换律的， $$a+i = i+a$$。

指针的指针

int a = 12, *b = &a, **c = &b;

对上述代码， \(c\) 的类型显然是一个指针。

但 \(b\) 是一个“指向 int 的指针”，则 \(c\) 是一个指向“指向 int 的指针”的指针。

确切的说，这里的 \(c\) 是一个指针的指针，这样的定义是合法的，指针的指针同样可以进行间接访问 * 操作。

对于 ***c， * 操作符具有从右向左的结合性，因此这个表达式相当于 * (**c)。

以下每一行，列出了一个表达式和与之含义相同的表达式。

• \(a\)：等价于 12。
• \(b\)：等价于 &a。
• *\(b\)：等价于 a, 12。
• \(c\)：等价于 &b。
• ***\(c\)：等价于 *b, a, 12。

注意到之前已经引入了形如 *(a + i) = a[i] 的写法，这里的 \(a\) 是指向数组第一个元素的指针，是 int*/int[] 类型，而 \(i\) 是一个位置下标，是 int 类型。

两者不仅可以做加法，还可以做减法，只是对于数组，要注意“加减法”所表示的数组下标移动不要越界。

注意：虽然 C++ 的基础类型在计算机中实际占据的位（bit）不同，但指针的“加减法”所表示的地址在内存中的移动，已经考虑到每次移动的位和指针指向数据类型的位一样了。

long long a[10], *b = a+1; // a[1]
char c[5], *d = c+2; // c[2]

完结撒花~~~