信息來源：網(wǎng)絡(luò)


譯者序：

　　這是一篇我所見過的關(guān)于指針的最好的入門級文章，它可使初學(xué)者在很短的時間內(nèi)掌握復(fù)雜的指針操作。雖然，現(xiàn)在的JAVA、C＃等語言已經(jīng)取消了指針，但作為一個C++程序員，指針的直接操作內(nèi)存，在數(shù)據(jù)操作方面有著速度快，節(jié)約內(nèi)存等優(yōu)點(diǎn)，仍是很多C++程序員的最愛。指針就像是一把良劍，就看你怎么去應(yīng)用它!
　　有關(guān)這篇文章的技術(shù)性問題你可以寫信給我：webmaster@chinahai.com.同時我的另外兩篇相關(guān)文章《模板Guide》和《STL Guide》也快完成，希望能對您有所幫助！Loading... ...

譯者：萬江(chinahai)


什么是指針？

　　其實(shí)指針就像是其它變量一樣，所不同的是一般的變量包含的是實(shí)際的真實(shí)的數(shù)據(jù)，而指針是一個指示器，它告訴程序在內(nèi)存的哪塊區(qū)域可以找到數(shù)據(jù)。這是一個非常重要的概念，有很多程序和算法都是圍繞指針而設(shè)計(jì)的，如鏈表。


開始學(xué)習(xí)

　　如何定義一個指針呢？就像你定義一個其它變量一樣，只不過你要在指針名字前加上一個星號。我們來看一個例子：
　　下面這個程序定義了兩個指針，它們都是指向整型數(shù)據(jù)。


int* pNumberOne;
int* pNumberTwo;

　　你注意到在兩個變量名前的“p”前綴了嗎？這是程序員通常在定義指針時的一個習(xí)慣，以提高便程序的閱讀性，表示這是個指針。現(xiàn)在讓我們來初始化這兩個指針：
pNumberOne = &some_number;
pNumberTwo = &some_other_number;
　　&號讀作“什么的地址”，它表示返回的是變量在內(nèi)存中的地址而不是變量本身的值。在這個例子中，pNumberOne 等于some_number的地址，所以現(xiàn)在pNumberOne指向some_number。 如果現(xiàn)在我們在程序中要用到some_number，我們就可以使用pNumberOne。


我們來學(xué)習(xí)一個例子：

　　在這個例子中你將學(xué)到很多，如果你對指針的概念一點(diǎn)都不了解，我建議你多看幾遍這個例子，指針是個很復(fù)雜的東西，但你會很快掌握它的。
　　這個例子用以增強(qiáng)你對上面所介紹內(nèi)容的了解。它是用C編寫的(注：原英文版是用C寫的代碼，譯者重新用C++改寫寫了所有代碼，并在DEV C++ 和VC++中編譯通過！）


#include <iostream.h>

void main()
{
// 聲明變量：
int nNumber;
int *pPointer;


// 現(xiàn)在給它們賦值：
nNumber = 15;
pPointer = &nNumber;

//打印出變量nNumber的值：
cout<<"nNumber is equal to :"<< nNumber<<endl;

// 現(xiàn)在通過指針改變nNumber的值：
*pPointer = 25;

//證明nNumber已經(jīng)被上面的程序改變
//重新打印出nNumber的值:
cout<<"nNumber is equal to :"<<nNumber<<endl;
}

　　通讀一下這個程序，編譯并運(yùn)行它，務(wù)必明白它是怎樣工作的。如果你完成了，準(zhǔn)備好，開始下一小節(jié)。


陷井！

　　試一下，你能找出下面這段程序的錯誤嗎？

#include <iostream.h>

int *pPointer;

void SomeFunction();
{
int nNumber;
nNumber = 25;


//讓指針指向nNumber:
pPointer = &nNumber;
}

void main()
{
SomeFunction(); //為pPointer賦值

//為什么這里失敗了?為什么沒有得到25
cout<<"Value of *pPointer: "<<*pPointer<<endl;
}

　　這段程序先調(diào)用了SomeFunction函數(shù)，創(chuàng)建了個叫nNumber的變量，接著讓指針pPointer指向了它。可是問題出在哪兒呢？當(dāng)函數(shù)結(jié)束后，nNumber被刪掉了，因?yàn)檫@一個局部變量。局部變量在定義它的函數(shù)執(zhí)行完后都會被系統(tǒng)自動刪掉。也就是說當(dāng)SomeFunction 函數(shù)返回主函數(shù)main()時，這個變量已經(jīng)被刪掉，但pPointer還指著變量曾經(jīng)用過的但現(xiàn)在已不屬于這個程序的區(qū)域。如果你還不明白，你可以再讀讀這個程序，注意它的局部變量和全局變量，這些概念都非常重要。
　　但這個問題怎么解決呢？答案是動態(tài)分配技術(shù)。注意這在C和C++中是不同的。由于大多數(shù)程序員都是用C++，所以我用到的是C++中常用的稱謂。


動態(tài)分配

　　動態(tài)分配是指針的關(guān)鍵技術(shù)。它是用來在不必定義變量的情況下分配內(nèi)存和讓指針去指向它們。盡管這么說可能會讓你迷惑，其實(shí)它真的很簡單。下面的代碼就是一個為一個整型數(shù)據(jù)分配內(nèi)存的例子：
int *pNumber;
pNumber = new int;
　　第一行聲明一個指針pNumber。第二行為一個整型數(shù)據(jù)分配一個內(nèi)存空間，并讓pNumber指向這個新內(nèi)存空間。下面是一個新例，這一次是用double雙精型：
double *pDouble;
pDouble = new double;
　　這種格式是一個規(guī)則，這樣寫你是不會錯的。
　　但動態(tài)分配又和前面的例子有什么不同呢？就是在函數(shù)返回或執(zhí)行完畢時，你分配的這塊內(nèi)存區(qū)域是不會被刪除的所以我們現(xiàn)在可以用動態(tài)分配重寫上面的程序：
#include <iostream.h>

int *pPointer;

void SomeFunction()
{
// 讓指針指向一個新的整型
pPointer = new int;
*pPointer = 25;
}

void main()
{
SomeFunction(); // 為pPointer賦值

cout<<"Value of *pPointer: "<<*pPointer<<endl;
}
　　通讀這個程序，編譯并運(yùn)行它，務(wù)必理解它是怎樣工作的。當(dāng)SomeFunction 調(diào)用時，它分配了一個內(nèi)存，并讓pPointer指向它。這一次，當(dāng)函數(shù)返回時，新的內(nèi)存區(qū)域被保留下來，所以pPointer始終指著有用的信息，這是因?yàn)榱藙討B(tài)分配。但是你再仔細(xì)讀讀上面這個程序，雖然它得到了正確結(jié)果，可仍有一個嚴(yán)重的錯誤。


分配了內(nèi)存，別忘了回收

　　太復(fù)雜了，怎么會還有嚴(yán)重的錯誤！其實(shí)要改正并不難。問題是：你動態(tài)地分配了一個內(nèi)存空間，可它絕不會被自動刪除。也就是說，這塊內(nèi)存空間會一直存在，直到你告訴電腦你已經(jīng)使用完了。可結(jié)果是，你并沒有告訴電腦你已不再需要這塊內(nèi)存空間了，所以它會繼續(xù)占據(jù)著內(nèi)存空間造成浪費(fèi)，甚至你的程序運(yùn)行完畢，其它程序運(yùn)行時它還存在。當(dāng)這樣的問題積累到一定程度，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。所以這是很重要的，在你用完它以后，請釋放它的空間，如：
delete pPointer;
　　這樣就差不多了，你不得不小心。在這你終止了一個有效的指針（一個確實(shí)指向某個內(nèi)存的指針）。
　　下面的程序，它不會浪費(fèi)任何的內(nèi)存：

#include <iostream.h>

int *pPointer;

void SomeFunction()
{
// 讓指針指向一個新的整型
pPointer = new int;
*pPointer = 25;
}

void main()
{
SomeFunction(); //為pPointer賦值
cout<<"Value of *pPointer: "<<*pPointer<<endl;

delete pPointer;
}　

　　只有一行與前一個程序不同，但就是這最后一行十分地重要。如果你不刪除它，你就會制造一起“內(nèi)存漏洞”，而讓內(nèi)存逐漸地泄漏。
　　(譯者:假如在程序中調(diào)用了兩次SomeFunction，你又該如何修改這個程序呢？請讀者自己思考)

傳遞指針到函數(shù)

　　傳遞指針到函數(shù)是非常有用的，也很容易掌握。如果我們寫一個程序，讓一個數(shù)加上5,看一看這個程序完整嗎？：
#include <iostream.h>

void AddFive(int Number)
{
Number = Number + 5;
}

void main()
{
int nMyNumber = 18;

cout<<"My original number is "<<nMyNumber<<endl;
AddFive(nMyNumber);
cout<<"My new number is "<<nMyNumber<<endl;
//得到了結(jié)果23嗎？問題出在哪兒？
}
　　問題出在函數(shù)AddFive里用到的Number是變量nMyNumber的一個副本而傳遞給函數(shù)，而不是變量本身。因此， " Number = Number + 5" 這一行是把變量的副本加了5，而原始的變量在主函數(shù)main()里依然沒變。試著運(yùn)行這個程序，自己去體會一下。
　　要解決這個問題，我們就要傳遞一個指針到函數(shù)，所以我們要修改一下函數(shù)讓它能接受指針：把'void AddFive(int Number)' 改成 'void AddFive(int* Number)'　。下面就是改過的程序，注意函數(shù)調(diào)用時要用＆號，以表示傳遞的是指針：
#include <iostream.h>
void AddFive(int* Number)
{
*Number = *Number + 5;
}

void main()
{
int nMyNumber = 18;

cout<<"My original number is "<<nMyNumber<<endl;
AddFive(&nMyNumber);
cout<<"My new number is "<<nMyNumber<<endl;
}


　　試著自己去運(yùn)行它，注意在函數(shù)AddFive的參數(shù)Number前加*號的重要性：它告訴編譯器，我們是把指針?biāo)傅淖兞考?。而不并指針自己加5。

　　最后，如果想讓函數(shù)返回指針的話，你可以這么寫：
int * MyFunction();
　　在這句里，MyFunction返回一個指向整型的指針。


指向類的指針

　　指針在類中的操作要格外小心，你可以用如下的辦法定義一個類：
class MyClass
{
　　public:
　　int m_Number;
　　char m_Character;
};
　　接著你就可以定義一個MyClass 類的變量了：
MyClass thing;
　　你應(yīng)該已經(jīng)知道怎樣去定義一個指針了吧：
MyClass *thing;
　　接著你可以分配個內(nèi)存空間給它：
thing = new MyClass;
　　注意，問題出現(xiàn)了。你打算怎樣使用這個指針呢，通常你可能會寫'thing.m_Number'，但是thing是類嗎，不，它是一個指向類的指針，它本身并不包含一個叫m_Number的變量。所以我們必須用另一種方法：就是把'.'(點(diǎn)號）換成 -> ,來看下面的例子：
class MyClass
{
public:
int m_Number;
char m_Character;
};

void main()
{
MyClass *pPointer;
pPointer = new MyClass;

pPointer->m_Number = 10;
pPointer->m_Character = 's';

delete pPointer;
}

指向數(shù)組的指針

　　你也可以讓指針指向一個數(shù)組，按下面的方法操作：
int *pArray;
pArray = new int[6];
　　程序會創(chuàng)建一個指針pArray，讓它指向一個有六個元素的數(shù)組。另外一種方法，不用動態(tài)分配：
int *pArray;
int MyArray[6];
pArray = &MyArray[0];
　　注意，&MyArray[0] 也可以簡寫成 MyArray ，都表示是數(shù)組的第一個元素地址。但如果寫成pArray = &MyArray可能就會出問題，結(jié)果是 pArray 指向的是指向數(shù)組的指針（在一維數(shù)組中盡管與&MyArray[0]相等），而不是你想要的，在多維數(shù)組中很容易出錯。


在數(shù)組中使用指針

　　一旦你定義了一個指向數(shù)組的指針，你該怎樣使用它呢？讓我們來看一個例子，一個指向整型數(shù)組的指針：

#include <iostream.h>

void main()
{
int Array[3];
Array[0] = 10;
Array[1] = 20;
Array[2] = 30;

int *pArray;
pArray = &Array[0];

cout<<"pArray points to the value %d\n"<<*pArray<<endl;
}

　　如果讓指針指向數(shù)組元素中的下一個，可以用pArray++.也可以用你應(yīng)該能想到的pArray + 1，都會讓指針指向數(shù)組的下一個元素。要注意的是你在移動指針時，程序并不檢查你是否已經(jīng)移動地超出了你定義的數(shù)組，也就是說你很可能通過上面的簡單指針加操作而訪問到數(shù)組以外的數(shù)據(jù)，而結(jié)果就是，可能會使系統(tǒng)崩潰，所以請格外小心。
　　當(dāng)然有了pArray + 1，也可以有pArray － 1，這種操作在循環(huán)中很常用，特別是while循環(huán)中。
　　另一個需要注意的是，如果你定義了一個指向整型數(shù)的指針：int* pNumberSet ，你可以把它當(dāng)作是數(shù)組，如：pNumberSet[0] 和 *pNumberSet是相等的，pNumberSet[1]與*(pNumberSet + 1)也是相等的。
　　在這一節(jié)的最后提一個警告：如果你用 new 動態(tài)地分配了一個數(shù)組，
int *pArray;
pArray = new int[6];
　　別忘了回收，
delete[] pArray;
　　這一句是告訴編譯器是刪除整個數(shù)組而不一個單獨(dú)的元素。千萬記住了。


后話

　　還有一點(diǎn)要小心，別刪除一個根本就沒分配內(nèi)存的指針，典型的是如果沒用new分配，就別用delete:

void main()
{
　　int number;
　　int *pNumber = number;

　　delete pNumber; // 錯誤 - *pNumber 沒有用new動態(tài)分配內(nèi)存.
}

常見問題解答

Q：為什么我在編譯程序時老是在 new 和 delete語句中出現(xiàn)'symbol undefined' 錯誤？
A：new 和 delete都是C++在C上的擴(kuò)展，這個錯誤是說編譯器認(rèn)為你現(xiàn)在的程序是C而不C++，當(dāng)然會出錯了。看看你的文件名是不是.cpp結(jié)尾。

Q：new 和 malloc有什么不同？
A：new 是C++中的關(guān)健字，用來分配內(nèi)存的一個標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。如果沒有必要，請不要在C++中使用malloc。因?yàn)閙alloc是C中的語法，它不是為面向?qū)ο蟮腃++而設(shè)計(jì)的。

Q：我可以同時使用free 和 delete嗎？
A：你應(yīng)該注意的是，它們各自所匹配的操作不同。free只用在用malloc分配的內(nèi)存操作中，而delete只用在用new分配的內(nèi)存操作中。


引用（寫給某些有能力的讀者）

　　這一節(jié)的內(nèi)容不是我的這篇文章的中心，只是供某些有能力的讀者參考。
　　有些讀者經(jīng)常問我關(guān)于引用和指針的問題，這里我簡要地討論一下。
　　在前面指針的學(xué)習(xí)中，我們知道（＆）是讀作“什么的地址”，但在下面的程序中，它是讀作“什么的引用”

int& Number = myOtherNumber;
Number = 25;
　　引用有點(diǎn)像是一個指向myOtherNumber的指針，不同的是它是自動刪除的。所以他比指針在某些場合更有用。與上面等價的代碼是：
int* pNumber = &myOtherNumber;
*pNumber = 25;
　　指針與引用另一個不同是你不能修改你已經(jīng)定義好的引用，也就是說你不能改變它在聲明時所指的內(nèi)容。舉個例子：
int myFirstNumber = 25;
int mySecondNumber = 20;
int &myReference = myFirstNumber;

myReference = mySecondNumber;//這一步能使myReference 改變嗎？

cout<<myFristNumber<<endl;//結(jié)果是20還是25？

　　當(dāng)在類中操作時，引用的值必須在構(gòu)造函數(shù)中設(shè)定，例：

CMyClass::CMyClass(int &variable) : m_MyReferenceInCMyClass(variable)
{
　　// constructor code here
}


總結(jié)

　　這篇文章開始可能會較難掌握，所以最好是多讀幾遍。有些讀者暫時還不能理解，在這兒我再做一個簡要的總結(jié)：
　　指針是一個指向內(nèi)存區(qū)域的變量，定義時在變量名前加上星號（*）（如：int *number）。
　　你可以得到任何一個變量的地址，只在變量名前加上＆（如：pNumber = &my_number）。
　　你可以用'new' 關(guān)鍵字動態(tài)分配內(nèi)存。指針的類型必須與它所指的變量類型一樣（如：int *number 就不能指向 MyClass）。
　　你可以傳遞一個指針到函數(shù)。必須用'delete'刪除你動態(tài)分配的內(nèi)存。
　　你可以用&array[0]而讓指針指向一個數(shù)組。
　　你必須用delete[]而不是delete來刪除動態(tài)分配的數(shù)組。

　　文章到這兒就差不多結(jié)束了，但這些并不就是指針?biāo)械臇|西，像指向指針的指針等我還沒有介紹，因?yàn)檫@些東西對于一個初學(xué)指針的人來說還太復(fù)雜了，我不能讓讀者一開始就被太復(fù)雜的東西而嚇走了。好了，到這兒吧，試著運(yùn)行我上面寫的小程序，也多自己寫寫程序，你肯定會進(jìn)步不小的！