第4章 指针和引用

4.4 指针和const
• 第2章中介绍了const常量，用const修饰符声明的 程序实体具有只读性。声明一个指针时，通过在 声明语句的不同位置使用const可达到3个目的： • 禁止对指针赋值。 • 禁止通过间接引用（*指针）对指针所指的变量赋 值。 • 既禁止对指针赋值，又禁止通过间接引用（*指针） 对指针所指的变量赋值。
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4.1.1 声明一个指针变量
• 指针是一种数据类型，基于该类型声明的变量称为指针变 量，该变量存放的是内存中的某个地址，和普通的变量一 样，在使用指针变量之前应先对指针变量进行声明： • 类型*指针变量名；//如 int* pNum; • “*”表示语句声明的是一个指针变量，类型指定了指针所指 的内存单元的数据类型。 • 可以将int*理解成一种符合类型，是指向int型数据的指针。 • 应当注意，下面的语句： • int* pNum1,pNum2; • 声明了一个指针（pNum1）和一个int型变量（pNum2），在 一次性声明多个指针时，每个指针变量名前都要加*， “int *pNum1,*pNum2;”便一次性声明了两个指针变量。
4.4.3 既禁止改写指针，又禁止改写间接引用 • 将上述两种用法结合起来，便可以将所声明的指 针设定为“既禁止改写指针，又禁止改写间接引 用”，如： • int x=5; • const int* const pInt=&x; • 上述代码声明了一个常指针pInt，程序运行过程 中，其值是恒定的，无法修改，同时，无法通过 间接引用的方式改写pInt所指的内存区域。 • 这种情况下，不要忘记指针的初始化。
• C++允许使用C标准库函数中的malloc()和free()函数申请 和释放动态内存，保留这两个函数主要有以下几点考虑： • C++程序经常要调用写好的C函数，而在C语言中，只能使用 malloc()和free()函数。 • 如果C++程序要运行在C语言环境下，必须使用malloc()和 free()函数。 • new和delete的功能是通过调用malloc()和free()来实现的。 • 区别：malloc()和free()是C标准库函数，而new和delete 是C++的运算符。 • malloc()函数的基本调用格式为： • void *malloc( unsigned int size ); • 举例来说，下列语句用于申请一段长度为len，数据类型为 short的动态内存： • short* p=(short*) malloc( len * sizeof(short) );
4.1.2 初始化指针变量
• 声明指针变量时，C++并不会自动对其进行初始化，这时， 指针变量的值是随机的，在内存中乱指一气，此时，通过 指针间接访问所指的内存区域是十分危险的，因为你完全 不知道自己在做些什么。通过取地址符（&）给指针变量赋 值是个有效的手段，实际上，可以在声明一个指针变量的 同时完成其初始化。 • int num=1； • int* pN=&num； • 上述语句声明了一个指向int型变量的指针pN，并用num在 内存中的地址对其赋值。 • 在使用对指针使用间接引用符前，一定要对其进行初始化 （在声明的同时初始化或赋值），使其有一个确定合适的 值，对于无处可指的指针变量，也要将其初始化为NULL （即0，空指针）。
• C++常常把地址当成整数来处理，但这并不意味着 程序员可以对地址（指针）进行各种算术操作， 事实上，指针所能做的操作是十分有限的，像指 针与其他变量的乘除、两个指针间的乘除、两个 指针相加都是没有意义、不被编译器接受的。合 法的运算具体包括以下几种：指针与整数的加减 （包括指针的自增和自减）、同类型指针间的比 较、同类型的两指针相减。
第4章 指针和引用
• 指针和引用是C++中两个重要的复合数据类型，使 用范围十分广泛，若使用得当，它们就是程序员 手中的神兵利器，但如果程序员对其理解肤浅， 胡乱应用，只会让事情一团糟，本章将带领您一 步步学会使用指针和引用。
4.1 指针的定义与使用
• 根据前面的学习，我们知道：内存是按字节排列的存储空间，每 个字节有一个编号，称为“地址”，程序中用到的数据和声明的 变量就存放在这一个个的字节中，不同类型的数据和变量占用的 字节数不同，如short型变量占用2个内存字节，习惯上将某个变 量占用的几个字节称为内存单元，内存单元占用的字节数随其存 储变量的不同而不同。 通过变量名可以访问该变量对应的内存单元，实际上，我们还可 以直接通过地址来访问某个内存单元，为形象地说明这个问题， 请看下面这个比喻： 假设我们要去A公司给B经理送信，我们有两种方法，一是告诉传 达室人员，这封信要送给B经理，由传达室人员转送，二是知道B 经理在C楼D层E房间，通过这个地址直接将信送给B经理，将内存 比作A公司，B经理就是某个变量，C楼D层E房间是变量占据的内存 空间的地址，传达室人员可以理解为编译器，在程序中，我们可 以直接通过名字访问某个变量，但这实际上是借助了编译器的帮 助，编译器维护了一个变量名和地址的映射表，同时，如果知道 了某个变量内存单元的地址，我们就可以直接对这块内存进行访 问，为了存储地址信息，C++提供了指针这个符合数据类型。
4.3.4 不要使用或释放已经释放的内存块
• 使用或释放已经释放了的内存块会带来意想不到的错误， 在使用delete释放内存时，delete后的指针并不要求一定 是用new命令赋值的那个指针，编译器关心的是内存块的地 址，而不是用哪个指针来释放，见代码4-6。
4.3.5 使用malloc和free动态申请内存
4.5 指针与数组
• C++中，数组和指针的关系十分密切，两者的内部 处理方式几乎是等价的。访问数组中的元素有下 标和指针两种形式，两者是通过前面介绍的指针 算术机制对应的。
4.2.1 指针与整数的加减
• 指针与整数相加减，表示指针在内存空间中向下或向上移动整数个单位，该单位是多 少个内存字节取决于指针所指变量的类型，short型指针每次移动2个字节，double型 指针每次移动8个字节。 将指针变量增加1，其增加的值等于指向的类型占用的内存字节数。 图4.4是指针与整数相加减时指针移动的示意图，对指针变量进行加N运算时： 指针变量新值=指针变量当前值 + N*指针所指类型占用的内存字节数
4.3.1 使用new动态分配内存
• new是一个单目运算符，操作数为一个类型名，返回值为指 向操作数类型的指针。为一个变量分配动态的内存的基本 格式为： • 类型名* 指针变量名 = new 类型名; • 其中的“new 类型名”通知编译器：需要开辟的内存是用 来存储的值是什么类型，new操作符能根据这个类型名自动 计算要分配的存储空间的大小。 • int* pNum = new int; • 举例来说，上述代码会在运行时为一个int型数值分配内存， 声明了指向int型的指针pNum，pNum初始为可以用动态申请 内存的首地址，因此，用指针pNum可访问这块内存区域。 • 申请内存的同时可对该区域进行初始化，对基本的变量类 型，下列语句是合法的： • int* pNum = new int(8);
4.3.3 使用new申请动态数组
• 第3章讨论了通过声明建立数组的方法，实际上， 可以通过new[ ]命令动态创建数组，其基本格式 为： • 类型名* 指针变量名= new 类型名 [ 元素个数 ]; • 上述语句通知编译器动态开辟足以存储“元素个 数”个类型为“类型名”的元素的连续内存空间 （数组），并声明“指针变量名”，指向数组的 第一个元素。 • 和通过声明建立数组不同，使用new申请动态数组 时，元素个数可以是变量，如： • int i=5 • int* p=new int [ i ]; //合法
4.3.2 使用delete动态释放动态申请的内存
• 动态申请的内存，在使用完毕后，应及时将其归还系统， 以供其他程序使用，这项工作必须由程序员来完成， delete语句的使用格式是： • delete 指针; • 其中的指针指向使用new动态申请的内存块，delete指令会 释放动态申请的内存块，但不会删除指针本身，还可以将 指针重新指向另一块内存区域。 • delete语句不能释放声明变量获得的内存，如下述语句是 错误的。 • int x=3； • int* p=&x; • delete p; //错误
4.1.3 指向指针的指针
• 指针变量也是变量，占据一定的内存空间，有地 址，因此可以用一个指针指向它，这称为指向指 针的指针，或二级指针。可已通过“**”声明一 个二级指针，如 • double num; • double* pN=# • double** ppN=&pN; • 上面的指针可以看成指向double*变量类型的指针， 若有需要，还可以定义三级、甚至更高级的指针。
4.4.1
禁止改写指针（常量指针或常指针）
• 在声明一个指针时，如果在*的右边加const修饰符，所声 明的指针称为常量指针（常指针），编译器不允许程序改 写指针的值，换言之，该指针恒指向某个内存地址，如： • int x=0; • int* const pInt=&x; • 上述代码声明了一个指向int型变量的常指针pInt，并用 int型变量x的地址为其初始化，在整个程序的执行过程中， pInt的值无法改变，也就是说，无法让pInt指向别的内存 单元。无法改写pInt并不意味着无法通过间接引用改写 pInt指向的变量，下述代码都是合法的： • x＝5; • *pInt=6;
4.1.4 指针赋值
• C++允许同类型的指针间的赋值，如图4.2所示， pN1和pN2是两个相同类型的指针，执行 “pN2=pN1;”这样一个赋值操作后，pN1和pN2指向 同样的地址，也就是说，两个指针指向同一个内 存单元，对*pN2的任何改动都会影响*pN1的值， 反之亦然。