【C++核心】指针和引用案例详解

文章目录

• • 一. 指针
  • • 1.1 指针的基本概念
    • 1.2 指针变量的定义和使用
    • 1.3 指针所占内存空间
    • 1.4 空指针和野指针
    • 1.5 const修饰指针
    • 1.6 指针和数组
    • 1.7 指针和函数
    • 1.8 指针、数组、函数
  • 二. 引用
  • • 2.1 引用的基本使用
    • 2.2 引用注意事项
    • 2.3 引用做函数参数
    • 2.4 引用做函数返回值
    • 2.5 引用的本质
    • 2.6 常量引用

一. 指针

1.1 指针的基本概念

指针的作用： 可以通过指针间接访问内存

• 内存编号是从0开始记录的，一般用十六进制数字表示
• 可以利用指针变量保存地址

1.2 指针变量的定义和使用

指针变量定义语法： 数据类型 * 变量名；

示例：

#includeusing namespace std;int main() {//1、指针的定义int a = 10; //定义整型变量a//指针定义语法： 数据类型 * 变量名 ;int * p;//指针变量赋值p = &a; //指针指向变量a的地址cout << &a << endl; //打印数据a的地址cout << p << endl;//打印指针变量p//2、指针的使用//通过*操作指针变量指向的内存cout << "*p = " << *p << endl;return 0;}

指针变量和普通变量的区别

• 普通变量存放的是数据,指针变量存放的是地址
• 指针变量可以通过” * “操作符，操作指针变量指向的内存空间，这个过程称为解引用

总结1： 我们可以通过 & 符号 获取变量的地址
总结2：利用指针可以记录地址
总结3：对指针变量解引用，可以操作指针指向的内存

1.3 指针所占内存空间

提问：指针也是种数据类型，那么这种数据类型占用多少内存空间？

示例：

#includeusing namespace std;int main() {int a = 10;int * p;p = &a; //指针指向数据a的地址cout << *p << endl; //* 解引用cout << sizeof(p) << endl;cout << sizeof(char *) << endl;cout << sizeof(float *) << endl;cout << sizeof(double *) << endl;return 0;}

总结：所有指针类型在32位操作系统下是4个字节

1.4 空指针和野指针

空指针：指针变量指向内存中编号为0的空间

用途： 初始化指针变量

注意： 空指针指向的内存是不可以访问的

示例1：空指针

#includeusing namespace std;int main() {//指针变量p指向内存地址编号为0的空间int * p = NULL;//访问空指针报错 //内存编号0 ~255为系统占用内存，不允许用户访问cout << *p << endl;system("pause");return 0;}

野指针：指针变量指向非法的内存空间

示例2：野指针

#includeusing namespace std;int main() {//指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间int * p = (int *)0x1100;//访问野指针报错 cout << *p << endl;system("pause");return 0;}

总结：空指针和野指针都不是我们申请的空间，因此不要访问。

1.5 const修饰指针

const修饰指针有三种情况

1. const修饰指针 — 常量指针
2. const修饰常量 — 指针常量
3. const即修饰指针，又修饰常量

示例：

#includeusing namespace std;int main() {int a = 10;int b = 10;//const修饰的是指针，指针指向可以改，指针指向的值不可以更改const int * p1 = &a; p1 = &b; //正确//*p1 = 100;报错//const修饰的是常量，指针指向不可以改，指针指向的值可以更改int * const p2 = &a;//p2 = &b; //错误*p2 = 100; //正确//const既修饰指针又修饰常量const int * const p3 = &a;//p3 = &b; //错误//*p3 = 100; //错误system("pause");return 0;}

技巧：看const右侧紧跟着的是指针还是常量, 是指针就是常量指针，是常量就是指针常量

1.6 指针和数组

作用： 利用指针访问数组中元素

示例：

#includeusing namespace std;int main() {int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int * p = arr;//指向数组的指针cout << "第一个元素： " << arr[0] << endl;cout << "指针访问第一个元素： " << *p << endl;for (int i = 0; i < 10; i++){//利用指针遍历数组cout << *p << endl;p++;}system("pause");return 0;}

1.7 指针和函数

作用： 利用指针作函数参数，可以修改实参的值

示例：

#includeusing namespace std;//值传递void swap1(int a ,int b){int temp = a;a = b; b = temp;}//地址传递void swap2(int * p1, int *p2){int temp = *p1;*p1 = *p2;*p2 = temp;}int main() {int a = 10;int b = 20;swap1(a, b); // 值传递不会改变实参swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;system("pause");return 0;}

总结：如果不想修改实参，就用值传递，如果想修改实参，就用地址传递

1.8 指针、数组、函数

案例描述： 封装一个函数，利用冒泡排序，实现对整型数组的升序排序

例如数组：int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };

示例：

#includeusing namespace std;//冒泡排序函数void bubbleSort(int * arr, int len)//int * arr 也可以写为int arr[]{for (int i = 0; i < len - 1; i++){for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++){if (arr[j] > arr[j + 1]){int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}}//打印数组函数void printArray(int arr[], int len){for (int i = 0; i < len; i++){cout << arr[i] << endl;}}int main() {int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };int len = sizeof(arr) / sizeof(int);bubbleSort(arr, len);printArray(arr, len);system("pause");return 0;}

总结：当数组名传入到函数作为参数时，被退化为指向首元素的指针

二. 引用

2.1 引用的基本使用

作用： 给变量起别名

语法： 数据类型 &别名 = 原名

示例：

#includeusing namespace std;int main() {int a = 10;int &b = a;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;b = 100;cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;return 0;}

2.2 引用注意事项

• 引用必须初始化
• 引用在初始化后，不可以改变

示例：

#includeusing namespace std;int main() {int a = 10;int b = 20;//int &c; //错误，引用必须初始化int &c = a; //一旦初始化后，就不可以更改c = b; //这是赋值操作，不是更改引用cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;cout << "c = " << c << endl;return 0;}

2.3 引用做函数参数

作用： 函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参

优点： 可以简化指针修改实参

示例：

#includeusing namespace std;//1. 值传递void mySwap01(int a, int b) {int temp = a;a = b;b = temp;}//2. 地址传递void mySwap02(int* a, int* b) {int temp = *a;*a = *b;*b = temp;}//3. 引用传递void mySwap03(int& a, int& b) {int temp = a;a = b;b = temp;}int main() {int a = 10;int b = 20;mySwap01(a, b);cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;mySwap02(&a, &b);cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;mySwap03(a, b);cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;system("pause");return 0;}

总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单

2.4 引用做函数返回值

作用：引用是可以作为函数的返回值存在的

注意：不要返回局部变量引用

用法：函数调用作为左值

示例：

#includeusing namespace std;//返回局部变量引用int& test01() {int a = 10; //局部变量return a;}//返回静态变量引用int& test02() {static int a = 20;return a;}int main() {//不能返回局部变量的引用int& ref = test01();cout << "ref = " << ref << endl;cout << "ref = " << ref << endl;//如果函数做左值，那么必须返回引用int& ref2 = test02();cout << "ref2 = " << ref2 << endl;cout << "ref2 = " << ref2 << endl;test02() = 1000;cout << "ref2 = " << ref2 << endl;cout << "ref2 = " << ref2 << endl;return 0;}

2.5 引用的本质

本质：引用的本质在c++内部实现是一个指针常量.

讲解示例：

#includeusing namespace std;//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;void func(int& ref){ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100}int main(){int a = 10;//自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改int& ref = a; ref = 20; //内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;cout << "a:" << a << endl;cout << "ref:" << ref << endl;func(a);return 0;}

结论：C++推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了

2.6 常量引用

作用： 常量引用主要用来修饰形参，防止误操作

在函数形参列表中，可以加const修饰形参，防止形参改变实参

示例：

#includeusing namespace std;//引用使用的场景，通常用来修饰形参void showValue(const int& v) {//v += 10;cout << v << endl;}int main() {//int& ref = 10;引用本身需要一个合法的内存空间，因此这行错误//加入const就可以了，编译器优化代码，int temp = 10; const int& ref = temp;const int& ref = 10;//ref = 100;//加入const后不可以修改变量cout << ref << endl;//函数中利用常量引用防止误操作修改实参int a = 10;showValue(a);system("pause");return 0;}``