C++_系列自学课程_第_8_课_指针和引用_《C++ Primer 第四版》

时间：2023-03-08 17:29:21

　　C语言最富有迷幻色彩的部分当属指针部分，无论是指针的定义还是指针的意义都可算是C语言中最复杂的内容。指针不但提供给了程序员直接操作硬件部分的操作接口，还提供给了程序员更多灵活的用法。C++继承这一高效的机制，同时引入了另一个与指针相似但不相同的机制： 引用。

一、引用

　　简单的来说，引用就是变量的别名(alias), 通过别名我们可以操作引用代表的变量。 定义一个引用的语法如下所示：

　　　　变量类型   &引用标识符 = 变量名。

Exp:

　　int  iVar=;

　　int  &iRef = iVar;

　　iRef =  ;

　　cout<<iVar<<endl;

　　这段程序执行的结果就是输出: 20 ;

　　程序通过引用 iRef 改变了变量iVar的值。

要点：

　　1、在定义引用的同事必须初始化，指出引用代表的是哪一个变量，而且这种“指向关系”不能改变。

　　2、引用只是对象的另一个名字，可以通过对象的原标识符访问对象，也可以通过对象的引用访问对象。

　　3、在一个语句定义多个引用的时候，每个引用标识符（引用名）的前面必须都加上&符号，否则就是错误。

1、const引用

　　const引用是指向const对象的引用， 不能通过const引用改变原对象的值。如下所示：

 #include <iostream>

 #include <string>

 #include <vector>

 #include <bitset>

 using std::cin;

 using std::cout;

 using std::endl;

 using std::string;

 using std::vector;

 using std::bitset;

 int main()

 {

     const int iVar=;

     const int &iRef = iVar;

     iRef = ;

     cout<<iVar<<endl;

     return ;

 }

上面的程序编译的结果如下所示：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

test.cpp: In function ‘int main()’:

test.cpp:: 错误：assignment of read-only reference ‘iRef’

可以发现在第17行，试图对一个指向const对象的const引用赋值，结果编译报错。

 #include <iostream>

 #include <string>

 #include <vector>

 #include <bitset>

 using std::cin;

 using std::cout;

 using std::endl;

 using std::string;

 using std::vector;

 using std::bitset;

 int main()

 {

     const int iVar=;

     const int &iRef = iVar;

     iRef = ;

     int &iRef1 = iVar;

     cout<<iVar<<endl;

     return ;

 }

程序编译结果如下：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

test.cpp: In function ‘int main()’:

test.cpp:: 错误：assignment of read-only reference ‘iRef’

test.cpp:: 错误：将类型为 ‘int&’ 的引用初始化为类型为 ‘const int’ 的表达式无效

我们发现在程序编译的时候第19行也报错啦，报错的类型是： 将 类型int &的引用初始化类型const int的表达式无效。

2、字面值引用

　  可以定义const引用代表字面值。实例如下：

int main()

{

    int const &iRef = ;

    const string &strRef = "volcanol";

    cout << iRef <<endl;

    cout << strRef <<endl;

    return ;

}

程序的执行结果如下：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

[root@localhost cpp_src]# ./a.out 

volcanol

上面的实例注意一点： 要对字面值定义别名引用，则必须将别名引用定义为const型的，否则将出现编译错误。

二、指针

　　指针是什么，有的地方说是指针是一个地址。这里我们不对指针的复杂用法进行讨论，如果想了解指针的复杂用法可以产考我在园子里的另外一篇随笔，链接地址

为：http://www.cnblogs.com/volcanol/archive/2011/06/05/2073042.html

1、指针的定义

　　在C++中定义指针，很简单，在定义的变量的时候，在变量的前面加上一个 * 就表示要定义一个指针变量。语法如下：

指针要指向的数据类型  * 指针变量名;

Exp:

　　int  *pInt;  定义了一个指向整型变量的指针变量pInt；

　　string *pStr;  定义了一个指向string类型的对象的指针pStr;

　　vector<int>  *pVectorInt; 定义一个指向vector<int> 容器的指针。

　　bitset<5>     *pBitset5;  定义一个指向bitset<5>类型的对象的指针。

2、指针变量赋值和初始化

　　指针变量在使用前必须有一个确定的指向，否则就会造成一个游离的指针，操作的游离指针会得到一个意想不到的的结果。通过取得一个变量的地址然后赋值给

指针变量或者初始化指针变量使指针变量有一个确定的指向。  通过操作符 & 取得一个变量/对象的地址或者(指针)。

　　指针变量初始化：

　　　　　　int  iVar = ;

　　　　　　int  *pInt = &iVar;

　　指针变量赋值：

　　　　　　int iVar = ;

　　　　　　int *pInt1;

　　　　　　int *pInt2;

　　　　　　pInt1 = &iVar;

　　　　　　pInt2 = pInt1;

3、指针的引用

　　通过解引用操作符 * 可以引用指针指向的变量。

　　int iVar = ;

　　int *pInt = NULL;

　　pInt = &iVar;

　　cout<< * pInt<<endl;

Exp:

int main()

{

    int iVar = ;

    int *pInt = &iVar;

    cout<<(*pInt)<<endl;

    string strVar = "volcanol";

    string *pStr = &strVar;

    cout<<(*pStr)<<endl;

    vector<int> vInt();

    vector<int> *pVecInt=&vInt;

    cout<<(*pVecInt)[]<<endl;

    bitset<> bitVar();

    bitset<> *pBitset5 = &bitVar;

    cout<< (*pBitset5) <<endl;

    return ;

}

程序的执行结果如下所示：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

[root@localhost cpp_src]# ./a.out 

volcanol

要点：

　　在定义指针变量的时候，必须在每个指针变量的前面都加上 * ，否则定义的就是一个非指针变量。

　　int  *pInt1，pInt2； //pInt1 为指针变量，  pInt2为整型变量。

　　在定义指针变量的时候，有两种风格的格式：   int  *pInt 和  int*  pInt;　这两种格式没有对错之分，两种格式C++都是接受的，只是在理解的时候可能会引起

误解。为了避免误解，在一个程序里面，最好选取一种格式一直保持下去。

4、指针的指针

　　指针变量也是一种对象，同样可以给指针变量定义一个指向它的指针，就是指针的指针。定义语法如下：

　　　　指针的指针变量指向的对象类型  **指针的指针变量标识符;

Exp:

　　int iVar =  ;

　　int *pInt = &iVar;

　　int **ppInt = &pInt;

如上就定义了一个指向整型指针变量的指针变量ppInt;   ppInt指向的对象的类型为 int* 类型的对象。

int main()

{

    int iVar = ;

    int *pInt = &iVar;

    int **ppInt = &pInt;

    cout <<"iVar ="<< iVar<<endl;

    cout <<"int *pInt = &iVar,then *pInt ="<<*pInt<<endl;

    cout <<"int **ppInt = &pInt,then *ppInt="<<*ppInt;

    cout <<";and then **ppInt="<<**ppInt<<endl;

    return ;

}

程序的执行结果如下所示：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

[root@localhost cpp_src]# ./a.out

iVar =

int *pInt = &iVar,then *pInt =

int **ppInt = &pInt,then *ppInt=0xbfb949f8;and then **ppInt=

5、通过指针访问数组元素

　　这里需要说明一个细节：  某一个数组的数组名是一个常量，而且数组名表示的是数组的第一个元素的首地址，同时数组元素在内存中是连续存放的。

正是因为数组具有上述的特点，才能方便的通过指针来访问数组的元素。

　　通过指针访问数组元素的例子如下：

int main()

{

    int iArray[] = {,,,,};

    int *pInt = iArray;

    cout << *pInt << endl;  //

    cout << pInt[]<<endl;  //

    cout << *++pInt<<endl;  //

    cout << *pInt++<<endl;  //

    cout << *pInt<<endl  ;  //

    return
}

程序的执行结果如下所示：

[root@localhost cpp_src]# ./a.out

不但可以通过++运算符来改变指针的指向，指针还支持加整数和减整数运算，同时支持两个指针的减法运算。

int main()

{

    int iArray[] = {,,,,};

    int *pInt1 = iArray;

    int *pInt2= &iArray[];

    cout <<*(pInt1 + )<<endl;  //

    cout <<*(pInt2 - )<<endl;  //

    cout << pInt2 - pInt1 <<endl;

    return ;

}

程序的执行结果如下：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

[root@localhost cpp_src]# ./a.out

要点：

　　可以发现这个地方  pInt2 - pInt1 的结果是4， 这个结果与C语言的输出是存在差别的。这一点要非常注意，在指针与数组结合使用的过程中，两个指针相减

是经常见到的操作，因此这个地方需要注意。

　　

　　通过上面的实例，我们可知利用指针可以很方便的访问数组的元素，因此我们可以通过指针遍历整个数组。

int main()

{

    int iArray[] = {,,,,};

    for(int *pBegin=iArray,*pEnd=iArray+; pBegin != pEnd; ++pBegin)

        cout<<*pBegin<<endl;

    return ;

}

程序的执行结果如下所示：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

[root@localhost cpp_src]# ./a.out

　　指针和数组之间的定义还包括* 和 [] 符号同时在定义中出现的情况，

Exp:

 #include <iostream>

 #include <string>

 #include <vector>

 #include <bitset>

 using std::cin;

 using std::cout;

 using std::endl;

 using std::string;

 using std::vector;

 using std::bitset;

 int main()

 {

     int iArray_1[] = {,,,,};

     int iArray_2[] = {};

     int *pInt1[] ={iArray_1, iArray_2};

     int (*pInt2)[] = iArray_1; //error

     pInt2 = iArray_2;   //error 

     return ;

 }

上面的代码中， 我标出了两处错误，错误的原因是， pInt2 是一个二维的指针，而iArray_1 和 iArray_2 都是int * 类型的指针， 如果将程序修改一下就可以

得到如下的结果。

 #include <iostream>

 #include <string>

 #include <vector>

 #include <bitset>

 using std::cin;

 using std::cout;

 using std::endl;

 using std::string;

 using std::vector;

 using std::bitset;

 int main()

 {

     //int iArray_1[5] = {1,2,3,4,5};

     //int iArray_2[3]= {1};

     //int *pInt1[5] ={iArray_1, iArray_2};

     //int (*pInt2)[5] = iArray_1; //error

     //pInt2 = iArray_2;   //error 

     int iArray_1[]={,,,,};

     int iArray_2[][]={{}};

     int iArray_3[][]={{}};

     int (*pInt)[] = iArray_2;

     pInt=iArray_3;  //error 

     return ;

 }

上面的代码中，我们可以知道  25行的语法是错误的，错误的原因是二维数组的第二维的指针长度不一致。通过上面的例子我们可以知道，* 和 [] 在一起定义指针变量

的时候，需要注意 * 和 [] 符号的优先级，同事需要知道加上括号后，定义的时候[] 的维度的扩展。这个地方是C语言当中经常会使用的，而且是属于较复杂的用法，因

此需要因此特别的重视。

6、 指针 和 const限定符/修饰符

　　指针和const的结合使用没有太多的说头，主要是注意const修饰的 *p 还是 p， 只要分清楚修饰对象的不同就很好理解。

int main()

{

    int iVar1 = ;

    int iVar2 = ;

    const int *pInt1 = &iVar1;

    int const *pInt2 = &iVar1;

    int * const pInt3 = &iVar1;

    const int * const pInt4 = &iVar1;

    int const * const pInt5 = &iVar2;

    return ;

}

　　关于const限定符需要知道的就是上面的各个定义的意义，只要知道 const是修饰 *pInt 还是修饰pInt就可以准确的分辨各个定义的意义，具体可以关注我前面

给出的关于C语言趣事相关的链接文章。

　　这里还有一个需要注意的地方，就是对于const对象如何定义指向其的指针，下面是一个例子：

int main()

{

    const int iVar = ;

    //int *pInt1 = &iVar;  //error

    int const *pInt1 = &iVar;

    const int *pInt2 = &iVar;

    return ;

}

　　这里要注意加了注释部分错误的原因。这里就不解释了，这个与const对象与引用的关系是一样的。

7、指针和typedef的使用

　　在C语言中进程会做这样的预处理指令。

#define  PINT  int*

　 这样定义宏以后，就可以通过这个宏来定义指针变量，如下所示：

#define PINT int*

int iVar = ;

PINT pInt = &iVar;

　　这样是可以通过的，但是这样会存在一个漏洞，如果同时定义两个指针变量的话，就会出现错误。

#define  PINT int*

int iVar1 = ;

int iVar2 = ;

PINT pInt1 = &iVar1,  pInt2 = &iVar2;

很显然上面的代码存在漏洞，  第二个变量 pInt2 不是指针变量，而是一个整型的变量， 好在这样的错误编译器在编译的时候会检查出来，这里需要引起注意。

我们可以利用typedef机制来规避上述的风险，  typedef 的作用就是为数据类型取一个别名，尤其在数据类型比较长时是一个非常有效的机制， typedef的语法

如下：

　　typedef   数据类型   数据类型别名;

例如：

　　typedef  int*  PINT;

　　这就为 int* 这种类型定义了一个新的别名 PINT，在使用的时候PINT就表示 int*。

Exp：

typedef  int*  PINT;

int iVar1 = ;

int iVar2 = ;

PINT pInt1 = &iVar1,  pInt2 = &iVar2;

　　上面的代码定义了两个整型变量 iVar1、iVar2， 同时定义了两个指针变量pInt1 和 pInt2;

要点：

　　通过上面两个例子，就可以清楚 typedef和#define 之间的差别。

 注意typedef是语句，因此后面必须有个分号结尾。  这个点是经常容易忘记的，好在编译器一般可以检测出这样的错误。

　　

　　typedef和指针的结合还有一个值得注意的地方，就是 typedef 、const和指针同时出现。

typedef  int* PINT

const PINT pInt;  //error

　　这里定义的指针对象pInt是const指针对象, 这个指针对象在定义的时候必须初始化。因此要注意上面的这个错误。

 #include <iostream>

 #include <string>

 #include <vector>

 #include <bitset>

 using std::cin;

 using std::cout;

 using std::endl;

 using std::string;

 using std::vector;

 using std::bitset;

 int main()

 {

     typedef int* PINT;

     const PINT pInt;

     return ;

 }

程序编译的结果如下所示：

[root@localhost cpp_src]# g++ test.cpp

test.cpp: In function ‘int main()’:

test.cpp:: 错误：未初始化的常量 ‘pInt’

将程序改成下面的形式则正确：

#include <iostream>

#include <string>

#include <vector>

#include <bitset>

using std::cin;

using std::cout;

using std::endl;

using std::string;

using std::vector;

using std::bitset;

int main()

{

    typedef int* PINT;

    //const PINT pInt;

    int iVar = ;

    const PINT pInt = &iVar;  //初始化const指针

    return ;

}

　　当然还可以定义更加复杂的数据类型，这里就不再进行描述，后面如果碰到会进行相关的描述。

　　指针的操作基本上就是这些，在C++语言中，大部分的人倾向于不使用指针， 但是指针确实是一种非常高效的机制，但是如果能把指针用好，则会对

程序的性能的提升具有很好的提高作用。

　　

　　关于指针和引用暂时就说到这， 接下来将要对C语言风格和C++风格的字符串进行一番讨论， 待续......

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