引用
在正式介绍指针之前,先来看看什么是引用。
int a = 10;
int &ref1 = a;
你可能注意到了,上面的代码里有个 &
。这就是我们的主角,引用。在变量名之前加上该符号,就可以指出它是个引用。
我们常说的引用,就是把别人的东西拿过来自己用。C++ 的引用也是如此,就是把另外一个对象拿过来用,然后起个名字。也就是说:
// a = 10
ref1 = 11;
// 现在,a = 11
对象就像瓶子,引用就是瓶子上面的标签。访问引用时,就是找到标签所对应的瓶子。
引用必须满足以下条件:
- 引用指向的是一个对象,而不是值
- 引用类型和它指向的对象匹配
- 引用必须在声明时初始化
- 引用初始化后不能更改绑定的对象
要注意的是,引用必须在声明时初始化。下面代码会产生编译错误:
int &ref2; // Error!
另外要注意的一点是,可以一次声明多个引用,但都要加上 &
。
int &ref1=a, ref2=a;// ref1 是引用,ref2 则是 a 值的拷贝
int &ref1=a, &ref2=a;// 都是引用
实际上,把 &
和类型名称放一起也是可行的,但是考虑到上面这个一次声明多个的问题,我还是建议和变量名放一起,否则有歧义。
指针
好好好,现在我们来到了正题。
先把上面的引用忘了,我们到最后再来讲指针和引用的差别。
创建指针
int a = 10;
int *p;
p = &a;
这里又有 *
又有 &
,看晕了都。所以我把它拆成了三行,我们一行一行来。
首先,第二行,有个星号。这就是我们的主角,指针。*
表示创建的是指针。这一行声明了一个 int 类型的指针,但是并没有初始化。
第三行,把指针 p
指向 a
的地址。你肯定注意到这里有个老熟人 &
。当然啦,我让你先把引用忘了是有原因的,因为这里的 &
和上面引用那里的完全不是一个东西。
这里的 &
叫做 取地址符
。它和一个变量一起用可以返回那个变量的地址。各位都知道你的内存很大,位置很多,取地址符就是用于查找变量的位置的。
Warning! 这里不初始化指针拆成两行的方法是不推荐的,因为未初始化的指针行为未知。实际请务必初始化!
既然得到了位置,我们自然就知道指针的用法了——“一个指针对应一个对象的位置”。
注意:
- 引用不是对象,没有地址
- 指针自己是对象,所以可以用指针指向指针。这个后面再说。
ohhhhhhhh 恭喜你,你已经明白了怎么创建指针,接下来就用一下吧。
用指针
cout << *p;
// a = 10, output: 10
*p = 20;
cout << *p;
// a = 20, output: 20
嗯,现在熟悉的东西又来了。我们在创建指针的时候已经用了星号了,现在访问时又出现了。
或许你已经猜到了。很遗憾,这里的星号和前面的含义也截然不同。*
叫解引用符(别看名字,它和引用没半毛钱关系),用于从某个地址获取其对应的对象。
啥意思?我们的变量对象在内存里,&
找到了对象的位置用指针存起来,然后想要用的时候,再用 *
根据位置找到对象。
哎,回到上面的三行代码。1、4 行输出了对象,3 行则改变了对象的值。我们可以看到,由于根据位置找到的对象还是 a,所以 a 的值也发生了变化。
int b =30;
p = &b;
我们先前提到指针是对象,所以它本身也可以改变。
你可以用其它对象的地址重新赋值给指针,就像上面一样。这样指针就指向其它对象了。
再次恭喜你,你现在已经明白了怎么用指针了。接下来再介绍点特殊的指针。
在继续之前……
再强调一下,*
&
两个符号存在多重含义。
*
:
- 在声明变量时,在变量前,声明它是个指针
- 在使用变量时,在变量前,是通过地址找对象(解引用符)
&
:
- 在声明变量时,在变量前,声明它是个引用
- 在使用变量时,在变量前,是根据对象找地址
也就是说:
声明前面是类型,其它时候在寻找。指针配上找对象,引用配上找地址。
空指针
int *p = nullptr;
int *p1 = 0;
我的天哪,这两个指针并没有指向某个对象的地址!会不会报错啊!
其实并不会,它们叫做空指针。顾名思义,就是空的指针。空指针什么都不指向。就是个指针而已,空的,用不了。通常你没理由这么干,除非你真的暂时不知道该指向什么,以后再指。这样你用的时候就可以检查指针是否有指向东西(是否为空),而不是未初始化指针的未知行为。
if(p){
...
}
if(p1){
...
}
如果指针是空的,那么它在 if 里相当于 false。所以可以像上面那样检查指针是否为空。
Warning! 未初始化和空指针不是一个东西。未初始化的指针的行为是未知的,不能这样检验。所以确保初始化。
指针的嵌套
前面提到了指针是对象,也就是说指针也有地址,也就是自己的位置。那么我们就可以套娃了,cpp 允许你嵌套,比如指向指针的指针。
int a = 10;
int *p1 = &a;
int **p2 = &p1;
cout<<*p2<<endl;
cout<<**p2<<endl;
cout<<*p1<<endl;
先想想取地址符和解引用符的作用,想想上面代码的输出是什么。
示例输出:
0x7ffe065143d4
10
10
嗯,你的输出第一行肯定和我不一样,且每次运行的输出肯定不一样。
如果你学过点底层知识,一定能看出来第一行是个十六进制数。没错它就是个地址。
为什么会有这样的结果呢?
通过图片解析下你就明白了(第一行变量名,第二行变量的值,第三行变量的地址。注意 p2 p1 地址未知,是假设的)
可以看到,*p2
实际上指的是 p1
,而它的值则是 a
的地址。而 **p2
才指的是 a
本身。也就是说,解引用一次,就找一次地址对应的对象。要想获得 a
,则必须解引用两次。
再再再恭喜你一下,你已经完全明白了指针的简单使用。
指针和引用
通过上面的讲解,我们不难得出结论:
- 指针是对象
- 引用不是对象
- 指针、引用可以指向的是对象
- (推论)指针可以指向指针
所以显然可以推出:
- 引用可以指向指针
- 指针不能指向引用
引用只是给对象贴了标签(起别名)而已。而指针则是创建了另一个对象来存储对象的位置。在这个过程中,最重要的是分清 &
和 *
到底是在声明类型,还是作为取地址和解引用运算符。
嗯,够清晰,够明白。
下一篇,我们将进一步探索 const 限定,了解什么是指针常量、指向常量的指针。依旧是奶奶级,拆碎了给你看。