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指针及其大小、用法

指针的定义:

指针是一种变量类型，其值为另一个变量的地址，即内存位置的直接地址。就像其他变量或常量一样，必须在使用指针存储其他变量地址之前，对其进行声明。在 64 位计算机中，指针占 8 个字节空间。

使用指针时可以用以下几个操作：

• 定义一个指针变量；
• 把变量地址赋值给指针；
• 访问指针变量中可用地址的值；
• 通过使用一元运算符 * 来返回位于操作数所指定地址的变量的值；

#include<iostream>
using namespace std;int main(){int *p = nullptr;cout << sizeof(p) << endl; // 8char *p1 = nullptr;cout << sizeof(p1) << endl; // 8return 0;
}

指针的用法：
空指针：C 语言中定义了空指针为 NULL，实际是一个宏，它的值是 0，即 #define NULL 0。

C++ 中使用 nullptr 表示空指针，它是 C++ 11 中的关键字，是一种特殊类型的字面值，可以被转换成任意其他类型。

指针的运算:

• 两个同类型指针可以比较大小；
• 两个同类型指针可以相减；
• 指针变量可以和整数类型变量或常量相加；
• 指针变量可以减去一个整数类型变量或常量；
• 指针变量可以自增，自减；

int a[10];
int *p1 = a + 1; // 指针常量相加
int *p2 = a + 4;
bool greater = p2 > p1; // 比较大小
int offset = p2 - a; // 相减
p2++; // 自增
p1--; // 自减

指向普通对象的指针:

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
};int main()
{A *p = new A();return 0;
}

指向常量对象的指针：指针常量，const 修饰表示指针指向的内容不能更改。

#include <iostream>
using namespace std;int main(void)
{const int c_var = 10;const int * p = &c_var;cout << *p << endl;return 0;
}

指向函数的指针：函数指针。 ❤

#include <iostream>
using namespace std;int add(int a, int b){return a + b;
}typedef int (*fun_p)(int, int);	
//函数指针，函数的返回值类型是int, 函数名为fun_p, 参数类型是(int int)
//如果将*fun_p前的()去掉
//那么int *fun_p(int, int), fun_p会优先与后面的()结合，fun_p是一个函数，返回值是int*int main(void)
{fun_p fn = add;	//函数名等价于函数的地址	cout << fn(1, 6) << endl;//使用时传入函数名和参数return 0;
}

指向对象成员的指针，包括指向对象成员函数的指针和指向对象成员变量的指针。
特别注意：定义指向成员函数的指针时，要标明指针所属的类。

#include <iostream>
using namespace std;class A
{
public:int var1, var2; static int x;static int get() {return 100;}int add(){return var1 + var2;}};int main()
{A ex;ex.var1 = 3;ex.var2 = 4;int *p = &ex.var1; // 指向对象成员变量的指针cout << *p << endl;int (A::*fun_p)();int (*fun_q)();fun_p = &A::add; // 指向对象非静态成员函数的指针 fun_pfun_q = A::get;  // 指向对象静态成员函数的指针 fun_qcout << (ex.*fun_p)() << endl;cout << (*fun_q)() << endl;return 0;}

而对于函数类型到函数指针类型的默认转换，只有当函数类型是左值的时候才行。所有对于非静态的成员函数，就不存在这种从函数类型到函数指针类型的默认转换，于是编译器也就不知道这个 p = A::add 该怎么确定。

由于非静态成员函数指针可以有多态行为，在编译期函数地址可能无法确定。

静态成员函数指针在编译期函数地址则可以确定。

this 指针：指向类的当前对象的指针常量。

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;class A
{
public:void set_name(string tmp){this->name = tmp;}void set_age(int tmp){this->age = age;}void set_sex(int tmp){this->sex = tmp;}void show(){cout << "Name: " << this->name << endl;cout << "Age: " << this->age << endl;cout << "Sex: " << this->sex << endl;}private:string name;int age;int sex;
};int main()
{A *p = new A();p->set_name("Alice");p->set_age(16);p->set_sex(1);p->show();return 0;}

指针和引用的区别

指针：指针是一个变量，它保存另一个变量的内存地址。需要使用 * 运算符指针才能访问它指向的内存位置。
引用：引用变量是别名，即已存在变量的另一个名称。对于编译器来说，引用和指针一样，也是通过存储对象的地址来实现的。实际可以将引用视为具有自动间接寻址的常量指针，编译器自动为引用使用 * 运算符。
二者的区别

[引用](C:\Users\hp-pc\Desktop\C++\Essential C++\Essential C++ Notes.md)

• 是否可变:
  指针所指向的内存空间在程序运行过程中可以改变，而引用所绑定的对象一旦初始化绑定就不能改变。
• 是否占内存:
  指针本身在内存中占有内存空间，引用相当于变量的别名，在内存中不占内存空间（实际底层编译器可能用指针实现的引用），当我们使用 & 对引用取地址时，将会得到绑定对象的地址。

#include <iostream>
using namespace std;int main() 
{ int a = 10;int &b = a;cout << &a << endl;cout << &b << endl;return 0;
}

• 是否可为空：
  指针可以定义时不用初始化直接悬空，但是引用初始化时必须绑定对象。
• 是否能为多级
  指针可以有多级，但是引用只能一级。我们可以定义指针的指针，但不能定义引用的引用。

常量指针和指针常量的区别 ❤

常量指针：
常量指针本质上是个指针，只不过这个指针指向的对象是常量。
特点：const 的位置在指针声明运算符 * 的左侧。只要 const 位于 * 的左侧，无论它在类型名的左边或右边，都表示指向常量的指针。（可以这样理解：* 左侧表示指针指向的对象，该对象为常量，那么该指针为常量指针。）

const int * p;
int const * p;

• 注意 1：指针指向的对象不能通过这个指针来修改，也就是说常量指针可以被赋值为变量的地址，之所以叫做常量指针，是限制了通过这个指针修改变量的值。
  例如：

  #include <iostream>
  using namespace std;int main()
  {const int c_var = 8;const int *p = &c_var; *p = 6;            // error: assignment of read-only location '* p'return 0;
  }
  

• 注意 2：虽然常量指针指向的对象不能变化，可是因为常量指针本身是一个变量，因此，可以被重新赋值。
  例如：

  #include <iostream>
  using namespace std;int main()
  {const int c_var1 = 8;const int c_var2 = 8;const int *p = &c_var1; p = &c_var2;return 0;
  }

指针常量：
指针常量的本质上是个常量，只不过这个常量的值是一个指针。
特点：const 位于指针声明操作符右侧，表明该对象本身是一个常量，*

左侧表示该指针指向的类型，即以 * 为分界线，其左侧表示指针指向的类型，右侧表示指针本身的性质。

const int var;
int * const c_p = &var; 

• 注意 1：指针常量的值是指针，这个值因为是常量，所以指针本身不能改变。

  #include <iostream>
  using namespace std;int main()
  {int var, var1;int * const c_p = &var;c_p = &var1; // error: assignment of read-only variable 'c_p'return 0;
  }
  

• 注意 2：指针的内容可以改变。

  #include <iostream>
  using namespace std;int main()
  {int var = 3;int * const c_p = &var;*c_p = 12; return 0;
  }
  

指向常量的指针常量:
指向常量的指针常量，指针的指向不可修改，指针所指的内存区域中的值也不可修改。

#include <iostream>
using namespace std;int main()
{int var, var1;const int * const c_p = &var;c_p = &var1; // error: assignment of read-only variable 'c_p'*c_p = 12; // error: assignment of read-only location '*c_p'return 0;
}

部分特例:
根据前三部分的结论，我们可以得到以下代码的表示内容:

int ** const p;  // p 是一指针常量，它是一个指向指针的指针常量；
int * const * p; // p 是一个指针，它是一个指向指针常量的指针；
int const ** p;  // p 是一个指针，它是一个指向常量的指针的指针；
int * const * const p; // p 是一指针常量，它是一个指向指针常量的指针常量；

函数指针的定义

函数指针：
**函数指针本质是一个指针变量，只不过这个指针指向一个函数。**函数指针即指向函数的指针。我们知道所有的函数最终的编译都生成代码段，每个函数的都只是代码段中一部分而已，在每个函数在代码段中都有其调用的起始地址与结束地址，因此我们可以用指针变量指向函数的在代码段中的起始地址。

#include <iostream>
using namespace std;int fun1(int tmp1, int tmp2)
{return tmp1 * tmp2;
}int fun2(int tmp1, int tmp2)
{return tmp1 / tmp2;
}int main()
{int (*fun)(int x, int y); //声明一个函数指针，返回值为int型 函数名为fun 参数为(int, int)fun = fun1; // okfun = &fun1; // ok 两种写法均可以cout << fun(15, 5) << endl; fun = fun2;cout << fun(15, 5) << endl; cout<<sizeof(fun1)<<endl; // errorcout<<sizeof(&fun1)<<endl;return 0;
}
/*
运行结果：
75
3
*/

需要注意的是，对于 fun1 和 &fun1:

函数名 fun1 存放的是函数的首地址，它是一个函数类型 void，&fun1 表示一个指向函数对象 fun1 的地址，是一个指针类型。它的类型是 int (*)(int,int)，因此 fun1 和 &fun1 的值是一样的；
&fun1 是一个表达式，函数此时作为一个对象，取对象的地址，该表达式的值是一个指针。
通过打印 sizeof 即可知道 fun1 与 &fun1 的区别；