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C++中指针的使用艺术

编程学习2007-05-0541600

C++中指针的使用艺术

 
在C++编程中使用指针能有速度快,节约内存等优点,是很多C++程序员的最爱。但指针是一把双刃剑,用好了它,你就会发现指针有多么的方便,反之,你可能就头疼了,往往会出现意想不到的问题。
 
  一.什么是指针:
 
  其实指针就像是其它变量一样,所不同的是一般的变量包含的是实际的真实的数据,而指针只是一个指示器,它告诉程序在内存的哪块区域可以找到数据。
 
  这是一个非常重要的概念,有很多程序和算法都是围绕指针设计的,如链表、遍历等。
 
  指针是一个数据类型,本身也需要占用四个字节的存储空间。所以用sizeof(void*)获得的值为4。
 
  二.指针的定义
 
  看如下的例子:
 
int *pNumber;
 
  这样就定义了int类型的指针。
 
  指针变量名称以p为首字符,这是程序员通常在定义指针时的一个习惯,以提高便程序的阅读性,表示这是个指针。另外,虽然int* pNumber和int *pNumber是相同的,但是使用后一种的编程风格更好一些。比如:
 
int *pNumber1,*pNumber2;表示定义两个指针,*号和变量靠近;反之,我们可能会定义成int* pNumber1,pNumber2,这将是一个错误的定义,pNumber2就不是指针了。
 
  三.指针的优点
 
  a.为函数提供修改调用变元的手段; 
 
  b.支持C++动态分配子程序 
 
  c.可以改善某些子程序的效率 
 
  d.为动态数据结构(如二叉树、链表)提供支持
 
  四、指针赋值及转换: 
 
  a.同类型直接赋值,异类型要进行转换。 
 
  b.强制转换:可以把表达式结果硬性转换为指定类型 
 
  c.char * p;(int *)p 把p强制转换为int型,记住转换过程中要注意两个类型的大小,大转小时可能会有数据丢失(如int到double) 
 
  d.涉及void *的: 
 
  c 中void *类型可赋值给任何类型的指针,反之亦然 
 
  c++ 中都需要强制转换 
 
  void * 可看作无穷大能接纳任何类型赋值,反之不行int * p =9;void * t= p(正确);p=t(错误) 
 
  e.不涉及void *的都要强制转换
 
  五.指针和数组
 
  不带下标的数组名返回数组的起始地址,即数组首元素的地址,所以对数组的访问可有两种方式:数组下标和指针算术。例如:
 
char* pChar;
 
char chs[100];
 
pChar = chs;这样pChar就指向chs数组的首地址。
 
  六.数组与引用
 
  a.引用只是变量的别名,而不是指向变量的指针(区别于取址运算符"&")不占内存空间,对变量引用的改变其相应的变量也会改变。 
 
 
  b.不能对引用使用指针间接运算符“*”进行复引用操作 
 
  c.引用必须在声明时初始化 int &c = count;(c是count的别名)
 
  七.指针空间的动态分配与回收
 
  动态分配是指针的关键技术。它是用来在不必定义变量的情况下分配内存和让指针去指向它们。分配了内存,别忘了回收。你动态地分配了一个内存空间,可它绝不会被自动删除。也就是说,这块内存空间会一直存在,直到你告诉电脑你已经使用完了。可结果是,你并没有告诉电脑你已不再需要这块内存空间了,所以它会继续占据着内存空间造成浪费,甚至你的程序运行完毕,其它程序运行时它还存在。当这样的问题积累到一定程度,最终将导致系统崩溃。所以这是很重要的,在你用完它以后,请释放它的空间。
 
  八.实际使用指针时,容易出现的错误
 
  笔者归纳出指针错误的原因有以下几点(个人经验,欢迎大家补充):
 
  1.指针未初始化。
 
  指针的初始化,不是指指针的定义,而是指针变量存储的数值是个无效的数值。比如定义float a;这个a会分配一个地址,但初始值是一个乱七八糟的数据。同样,float *a;也会为a分配一个地址,初始值也是乱七八糟的数据。初始化可以将a = NULL,这样在以后的程序中可以增加if(a == NULL)来判断指针是否有效,否则不行。或者为指针分配或者指定空间。如 float *a = new float;或者float b; float *a = &b;都可以为指针指向一块内存以实现初始化。
 
  2.指针越界
 
  指针越界是个比较难以捕捉的错误。如果测试不全面,不容易被发现。对于为指针分配的空间大小,程序员一定要时刻注意。
 
  3.指向局部变量的指针
 
  指针是记录某块内存起始地址的变量,要使指针有效,则必须确保这块内存有效。用new分配的内存空间,只要不delete,则一直有效。但是对于指向某个变量地址的指针,程序员必须清楚该变量的作用域。如果离开了变量的作用域,该变量的内存空间就会被系统自动回收,再使用指针时,将会发生错误。这是程序中最容易出现的错误。
 
  4.指针指向的转移
 
  有些初涉C++的程序员,常常会写出这样的程序:
 
char *pChar = new char;
 
char chs;
 
pChar = &chs;
 
delete pChar;
 
  他们的目的是想将chs内容传递给pChar指针指向的内存。但这样写,将会使pChar先前指向的空间编程垃圾地址,因为地址无法再获取了。俗称野指针。将会导致内存泄漏。而且,在调用delete pChar时,也会发生异常错误。因为不是new的空间是不能使用delete删除的。因为pChar已经转到指向chs这个变量的地址了。
 
  指针的艺术远不止这些,留待我们的爱好者进行深入的探讨。指针给我们的程序带来了太多的方便,同样,它也有很多难以控制的问题。如何更好的驾驭指针,可以说是C++程序员提高自己的一个手段。
 

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标签: C++编程技术
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