指標 (pointer) 儲存變數 (variable) 的記憶體位址 (address) ,參考 (reference) 則是變數的別名 (alias)
C++ 中,除了基本內建型態與指標外,其他的變數大都可看作是物件,指標是承接自 C 語言儲存記憶體位址的概念,如果指標運用得宜就可以寫出相當有效率的程式。
由於指標是儲存記憶體位址的資料型態,因此都可用指標指向基本內建型態或物件。宣告 (declare) 指標變數使用星號運算子,舉例如下
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void) {
// 設定 n 為整數 11
int n = 11;
cout << n << endl;
// 設定 nPtr 為指向 n 的指標
int *np = &n; // & 是取址運算子
cout << np << endl;
// 設定 t 取得從 np 位址指向的值
int t = *np; // * 是反參考運算子
cout << t << endl;
return 0;
}
/* 《程式語言教學誌》的範例程式
http://kaiching.org/
檔名:pointer_demo.cpp
功能:示範指標運算子
作者:張凱慶 */
這個例子中,我們先宣告整數變數 n ,並且設定為 11
// 設定 n 為整數 11
int n = 11;
cout << n << endl;
然後用 np 取得 n 的記憶體位址。須留意 np 的前面(等號左邊)加星號表示是指標,而這個星號運算子 * 用為宣告指標,指標的型態 (type) 必須與取得記憶體位置變數的型態相符,等號右邊則是利用取址運算子 (address-of operator) & 取得變數 n 的記憶體位置
// 設定 nPtr 為指向 n 的指標
int *np = &n; // & 是取址運算子
cout << np << endl;
下面則是利用反參考運算子 (dereference operator) ,同樣是星號 * ,但是出現在等號的右邊,由 t 取得 np 所儲存記憶體位置變數的值,這裡 np 儲存的是 n 的記憶體位址, n 的值為整數 11
// 設定 t 取得從 np 位址指向的值
int t = *np; // * 是反參考運算子
cout << t << endl;
會不會有點霧沙沙的呢?來編譯執行看看囉
指標就是儲存某個物件的記憶體位址,取址運算子用來取得變數或物件的記憶體位址,至於反參考運算子可從指標取得指向物件的值。
腦袋有沒有比較清楚了呢?大型程式常常上上下下、左左右右都是 * 或 & ,我們在這裡先把這個容易搞混的地方用簡單的例子說明,另舉一個例子如下,連帶介紹參考 (reference) 與 new 關鍵字 (keyword)
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main(void) {
// a 為字串變數
string a = "There is no spoon.";
cout << a << endl;
// b 為對 a 的指標
string *b = &a;
cout << b << endl;
// c 為對 a 的參考
string &c = a;
cout << c << endl;
// d 為另一個指標
string *d = new string("There is no spoon.");
cout << d << endl;
return 0;
}
/* 《程式語言教學誌》的範例程式
http://kaiching.org/
檔名:pointer_demo2.cpp
功能:示範指標及參考運算子
作者:張凱慶 */
宣告參考變數用到與取址運算子相同的 & ,但這出現在等號的左邊
// c 為對 a 的參考
string &c = a;
cout << c << endl;
簡單來說,參考只是個別名,這個例子 c 與 a 都是相同的字串 (string) 物件 (object) 。
下面用 new 建立新的字串物件, new 建立的物件就必須放在指標之中
// d 為另一個指標
string *d = new string("There is no spoon.");
cout << d << endl;
new 與指標為建立物件的另外一種方式,此例編譯執行結果如下
總和以上來說, & 出現在等號左邊時用為宣告參考,出現在等號右邊是當作取址運算子,而 * 出現在等號左邊時用為宣告指標,出現在等號右邊則是反參考運算子。
有清楚了嗎?不過 & 跟 * 還有其他用法唷!碰到再介紹好了,接下來我們先來談談變數命名規則。
相關教學影片
中英文術語對照 | |
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指標 | pointer |
變數 | variable |
位址 | address |
參考 | reference |
別名 | alias |
宣告 | declare |
型態 | type |
取址運算子 | address-of operator |
反參考運算子 | dereference operator |
參考 | reference |
關鍵字 | keyword |
字串 | string |
物件 | object |
重點整理 |
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1. 指標用來儲存記憶體位址,宣告指標變數使用 * 運算子,可用取址運算子 & 取得記憶體位址。 |
2. 參考是變數的別名,宣告參考使用 & 符號。 |
3. 若用指標指向物件,新建物件須用 new 關鍵字及建構函數初始化物件,字串則可用字面常數的形式直接指派。 |
問題與討論 |
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1. 為什麼指標運用得宜,可以寫出相當有效率的程式? |
2. 反參考運算子用於指標所指向變數的值,是否也可以用於設定指標所指向變數的值呢? |
3. 參考的用途為何?指標跟參考可以互相替代嗎? |
練習 |
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1. 寫一個程式 exercise0401.cpp ,先宣告一個 int 型態的變數 a ,並將 a 的值設定為 1 ,然後用指標 pa 取得 a 的記憶體位址。 |
2. 承上題,另寫一個程式 exercise0402.cpp,除了加入 exercise0401.cpp 的內容外,繼續加入一行 *pa = 2; ,觀察 a 的值是否有改變。 |
3. 承上題,另寫一個程式 exercise0403.cpp,除了加入 exercise0402.cpp 的內容外,繼續加入一個參考變數 ra ,以 ra 當作 a 的別名。 |
4. 承上題,另寫一個程式 exercise0404.cpp,除了加入 exercise0403.cpp 的內容外,並將 ra 更改為 3 ,觀察 a 的值是否有改變。 |