C++快速入门 (四) 引用 和 指针

一. 引用 

(1). 内存中变量的存储

前边说过 计算机管理内存时，会以字节为基本单位进行顺序线性格式化（x86保护模式下），这样每一字节的内存都会有一个独一无二的十六进制数字标识, 定义一个变量的过程 其底层就是将 变量的值写入某个数字标识符所代表的内存的过程。如

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int a = 10;

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变量名 a 实质上只是为了方便编程而由 编程语言机制 附加的功能，当代码编译为机器码时，变量名是不存在的, 只是用其地址值和其长度来表示。例如 变量 a 被存储在 地址 0x001efd1c (起始地址) , 而数据类型 int 编译时会被转换为其代表的变量长度4字节(32位处理器) ,

说了这么多，其实只是想说明 C++每个对象都有一个内存地址值, 地址值所指向的内存+加其长度所对应的内存块保存着对象的值, 比如上边的 a 的地址值是 0x001efd1c, (0x001efd1c+4)这块内存保存了 a 的值 10

(2). 引用

C++中 可以使用 符号 <&> 来声明引用

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        int a = 10;

        int &ay = a;

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这时 ay本身对应的内存空间 将保存 一个地址值 ，该地址值指向 变量 a内存空间 的 地址。既

• ay -> ay的内存地址 -> a的变量值地址 -> a的值 10

在 C++ 中是无法获取引用本身的内存地址，而是返回其内存地址中存储的指向 a 的 变量值 的地址 .

(3). 引用的特性, 

• 创建时必须要被初始化 
• 一旦创建后指向一个对象地址就不能改变
• 不能有 NULL 引用。

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                int k=10,y=20;

                int &a = k;  

                cout << &a << endl;

                a = y;

                cout << &a << endl; // 引用地址相同

                cout << a << endl;

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从上边的代码可以看出, 引用一旦定义,就不能改变其引用的对象地址, 只能改变引用对象本身, 

二. 指针

(1). 什么是指针

可以看到 引用的最大特性既  一旦定义就不能修改地址使其指向另一个对象，而指针 就没有这种限制，指针，则既可以改变指针指向的对象地址,也可以改变指针指向对象的本身

C++中 符号 <*> 来声明指针

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int a = 10;

int *p = &a;

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可以看到 , 必须要使用对象的地址为指针赋值, &a 就表示获取 a 的内存地址, 有些书上会把当前应用下的符号 <&> 叫 取地址操作符, 

(2). 指针的特性：

• 指针是一种类型
• 指针所指向的对象地址是可以更改的
• 特殊指针void 可以指向任何类型

(3). 指针的使用

只定义一个指针显然是没有意义的，实用才是硬道理, 一般的对指针类型可以进行三种操作

• 获取指针本身的地址
• 获取指针所指向的对象地址
• 获取指针所指向的对象

(4). 获取指针本身的地址

可以使用 使用 取地址符 <&>来获取 指针本身的地址

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int a = 10;

int *p = &a;

cout << &p; //获取指针本身的地址

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(5). 获取指针所指向的对象地址

指针本身保存的就是指向对象的地址，所以可以直接获得

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int a = 10;

int *p = &a;

cout << p; //获取指针指向对象的地址

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(6). 获取指针所指向的对象

对已定义的指针使用符号 <*>，就可以获取其指向的对象，在该应用场景下 符号 <*>通常被叫做解引用操作符

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int a = 10;

int *p = &a;

cout << *p; //获取指针所指向的对象 输出 10

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当需要访问指针所指向对象的内部类型或函数时，C++中 还有一种 解引用操作符 < -> > , 如下代码, 通过指针访问自定义类型 TT 的 共有变量 tem 

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class TT

{

public :

    TT(int x =0):tem( x ){};

    int tem;

};

int _tmain (int argc, _TCHAR* argv [])

{

        TT *p = new TT(10);

        cout << (p->tem) << endl; // return 10

        return 0;

}

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(7). 指针的指针

我们可以让一个指针指向另一个指针，听着就很蛋疼，但是的确可以这样做，

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    int a = 10;

    int *p = &a;

    int **pv = &p; // **pv == *(*pv)

    cout << *pv << endl;

    cout << **pv << endl; // **pv == *(*pv)

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传递给指针的指针 是 指针本身的地址，要输出指针的指针指向的对象，理所应当进行2次解引用操作

你可以按照该规则继续定义 指针的指针的指针，指针的指针的。。。

三 指针 和 const

(1). 使什么 const

通过前面我们知道，要改变指针的值 可以通过改变指针所指向的地址 或 改变指针所地址指向的对象 两种方式实现, 要将一个指针设置为常量，就得从这两个途径下手, 于是 C++ 为这两种方式都提供了 const 语法, 你也可以将这两种 const语法 同时使用在一个指针类型上, 使其成为真正的常量 (2). 三种 const 指针类型

下边这段有点绕～ 

• 指向 常量( 指针指向的对象是常量 ) 的非常量指针（指针本身不是常量） , 不能通过该指针修改对象的值, 但可以修改该指针指向的地址

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        int a = 10, b = 20;

        int const *p = &a; //  const int *p = &a; 两种写法是等价的

        p = &b;

        (*p) = 30; // error

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• 指向非常量( 指针指向的对象可更改 ) 的常量指针（指针本身不能更改）, 这东东很像引用 -- 可以修改该指针指向对象的值，但不能修改指针指向地址 声明方式： 

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        int a = 10, b = 20;

        int *const p = &a;

        p = &b; //error

        (*p) = 30; 

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• 指向常量的常量指针, 这个比较好理解，不能修改指针也不能通过该指针修改其指向对象的值, 声明方式：const int *const p3 = &a;

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       int a = 10, b = 20;

       const int *const p = &a;

        p = &b; //error

        (*p) = 30;  //error

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简单理解就是: 当const前有星号时, 表示指针地址不能修改, 当const前无星号时,则指针当前对象值不能修改,既  有星号锁地址 , 无星号锁对象，两个const真常量 示例如下

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                int a = 10,b = 20;

                // 指向常量的 非常量指针

                int const *p1;// 不能通过 指针p1修改对象

                // *p1 = b; 错误的 不能通过该指针p1 来修改对象

                p1 = &b; // ok  但是可以改变当前指针指向的地址

                cout << *p1 << endl; // 20

                // 指向非常量的 常量指针

               // 很像引用 -- 可以修改指针指向的对象,但不能修改指针指向的地址

               int *const p2 = &a;  //初始化是必须定义对象

                // p2 = &b;  错误的 不能修改其指向的地址

                *p2 = b;   //ok  使用b的值 修改对象a的当前值

                cout << &a << " | " << p2 << endl; // 相等

                cout << *p2 << endl; // 20

               //指向常量数据的常量指针

                const int *const p3 = &a; //初始化时声明对象

                 // p3 = &b;  // 错误的

                 // *p3 = b   // 错误的

                a = 30;

                cout << *p3 << endl; // 30

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(2). "不靠谱"的 引用/指针 常量

引用和指针声明为const，也只能表示通过自身不能更改对象，而不能保证对象一定不能被更改, 这是由于引用和指针都是保存对象的地址，当另一个指向该地址的变量非 const 并更改时, 很显然 只是保存该对象地址的 引用和指针的值也会更改

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    int x = 10;

    const int &y = x;

    x = 30;

    cout << y << endl; // 30

    int a = 10;

    const int *const p = &a;

    a = 30;

    cout << *p << endl; // 30

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四. 本质

(1). 引用和指针的本质

从语言级来说指针和引用差别还是很大的，上边都已经叙述过了，但从底层实现上来说不管是引用还是指针, 其实质都如下图

引用或指针本身都会占用4字节空间( 32位处理器 ) ，而自身的地址空间保存着指向某个对象的内存地址值。而不是对象本身，  举个例子来说，像使用手机打电话, 首先要在手机（指针）里输入电话号码（将对象地址存入指针地址）, 然后接通（通过指针里存储的对象地址找到所指向的对象）。当我们要联系另外其他人时，只需换一个号码接通就可以，而不是换一个手机 , 不管指针还是引用 其底层实现都是这么个过程。

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作者：meiwm

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