C++ 入門指南 4.01
單元 4 - 指標與參考
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 (primitive built-in type) 與指標外，其他的變數大都可看作是物件 (object) ，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 *nPtr = &n; // & 是取址運算子 cout << nPtr << endl; // 設定 t 取得從 nPtr 位址指向的值 int t = *nPtr; // * 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.cxx 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 nPtr 取得 n 的記憶體位址。須留意 nPtr 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 *nPtr = &n; // & 是取址運算子 cout << nPtr << 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 nPtr 所儲存記憶體位置變數的值，這裡 nPtr 儲存的是 n 的記憶體位址， n 的值為整數 11
// 設定 t 取得從 nPtr 位址指向的值 int t = *nPtr; // * 是反參考運算子 cout << t << endl;
會不會有點霧沙沙的呢？來組建執行看看囉
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 https://kaiching.org/ 檔名：pointer_demo2.cxx 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。
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，此例組建執行結果如下
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。
| 中英文術語對照 | |
|---|---|
| 位址 | address |
| 取址運算子 | address-of operator |
| 別名 | alias |
| 宣告 | declare |
| 反參考運算子 | dereference operator |
| 關鍵字 | keyword |
| 物件 | object |
| 基本內建型態 | primitive built-in type |
| 指標 | pointer |
| 參考 | reference |
| 型態 | type |
| 變數 | variable |
| 重點整理 |
|---|
| 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 |
|---|
| 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 |
|---|
| 1. 寫一個程式 exercise0401.cxx ，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 aPtr 取得 a 的記憶體位址，然後在命令列印出 aPtr 的值。 參考程式碼 |
| 2. 承上題，另寫一個程式 exercise0402.cxx，繼續加入一行 *aPtr = 2; ，然後在命令列印出 a 的值。 參考程式碼 |
| 3. 承上題，另寫一個程式 exercise0403.cxx，繼續加入一行 int b = *aPtr; ，然後在命令列印出 b 的值。 參考程式碼 |
| 4. 承上題，另寫一個程式 exercise0404.cxx，繼續加入一個參考變數 aRef ，以 aRef 當作 a 的別名，然後在命令列印出 aRef 的值。 參考程式碼 |
| 5. 承上題，另寫一個程式 exercise0405.cxx，將 aRef 更改為 3 ，然後在命令列印出 a 的值。 參考程式碼 |
| 6. 寫一個程式 exercise0406.cxx ，先宣告一個 stirng 型態的變數 c ，並將 c 的值設定自訂字串，然後用指標 cPtr 取得 c 的記憶體位址，然後在命令列印出 *cPtr 的值。 參考程式碼 |
| 7. 承上題，另寫一個程式 exercise0407.cxx，設定另一個指標變數 dPtr ，然後利用等號將 cPtr 的值指派給 dPtr ，再利用比較相等運算子 == 比較是否相等，若是相等就在命令列印出 c 的值。 參考程式碼 |
| 8. 承上題，另寫一個程式 exercise0408.cxx，設定另一個字串變數 d ，將 d 設定成跟 c 為相同內容的字串，另外設定指標變數 ePtr 並取得 d 的指標，然後在命令列印出 *ePtr 的值。 參考程式碼 |
| 9. 承上題，另寫一個程式 exercise0409.cxx，利用比較相等運算子 == 判斷 dPtr 與 ePtr 是否相等，如果相等就在命令列印出「指標相等」。 參考程式碼 |
| 10. 承上題，另寫一個程式 exercise0410.cxx，利用比較相等運算子 == 判斷 *dPtr 與 *ePtr 是否相等，如果相等就在命令列印出「內容相等」。 參考程式碼 |
相關教學影片
