C++ 速查手冊

7.4 - 指標

指標是儲存記憶體位址 (address) 的資料型態,例如

#include <iostream>
  
int main() {
    int a = 22;
    int* a_ptr = &a;
    
    std::cout << "a_ptr: " << a_ptr << std::endl;
    std::cout << "*a_ptr: " << *a_ptr << std::endl;
    
    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   https://kaiching.org/
   檔名:u0704_1.cpp
   功能:示範 C++ 的指標型態
   作者:張凱慶*/

第 5 行,宣告指標的型態,必須與指標所指向的變數型態相同,然後在型態名稱後使用 * 運算子標明這是個指標變數,因此這個例子的參考變數為 a_ptr ,等號右邊為所要指向的變數,此例為 aa 之前的 & 則是取址運算子 (address-of operator)

int* a_ptr = &a;

由於 C++ 是自由格式的程式語言,因此寫成 int * a_ptrint *a_ptr 都可以。

接下來先印出 a_ptr 的值,然後利用反參考運算子 (dereference operator) * 取得 a_ptr 所指向變數的值

std::cout << "a_ptr: " << a_ptr << std::endl;
std::cout << "*a_ptr: " << *a_ptr << std::endl;

編譯後執行,結果如下

$ g++ u0704_1.cpp
$ ./a.out
a_ptr: 0x7fff50b81b08
*a_ptr: 22
$

注意,編譯器 (compiler) 會依據運算子出現的位置判斷運算子的用途,例如

int* a_ptr; // 宣告 a_ptr 為指標變數
int& a_ref; // 宣告 a_ref 為參考變數
a_ptr = &a; // & 為取址運算子,取得 a 的記憶體位址
*a_pr = 36; // * 為反參考運算子,將 a 設定為 36

陣列識別字其實就是個指標,另外指標也可以作算術運算,例如

#include <iostream>

int main() {
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    std::cout << "a[2]: " << *(a + 2) << std::endl;
    std::cout << "a[4]: " << *(a + 4) << std::endl;
    
    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   https://kaiching.org/
   檔名:u0704_2.cpp
   功能:示範 C++ 的指標型態
   作者:張凱慶*/

這裡用陣列名稱與反參考運算子取得元素,指標的算術運算如同陣列的索引值,由於陣列名稱為第 1 個元素索引值為 0 的記憶體位址,所以加 2 就是索引值為 2 的元素記憶體位址,也就是第 3 個元素,加 4 就是索引值為 4 的元素記憶體位址,也就是第 5 個元素

std::cout << "a[2]: " << *(a + 2) << std::endl;
std::cout << "a[4]: " << *(a + 4) << std::endl;

編譯後執行,結果如下

$ g++ u0704_2.cpp
$ ./a.out
a[2]: 3
a[4]: 5
$

事實上,所有指標都預設能隱性轉換指向 void ,舉例如下

#include <iostream>
  
int main() {
    int n = 1;
    int* p = &n;
    void* p2 = p;
    int* p3 = static_cast<int*>(p2);
    
    std::cout << "n: " << n << std::endl;
    std::cout << "p: " << p << std::endl;
    std::cout << "*p3: " << *p3 << std::endl;
    
    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   https://kaiching.org/
   檔名:u0704_3.cpp
   功能:示範 C++ 的指標型態
   作者:張凱慶*/

這裡將指向 int 的指標重新指派給指向 void 的指標,轉換回來要利用關鍵字 static_cast

int* p = &n;
void* p2 = p;
int* p3 = static_cast<int*>(p2);

編譯後執行,結果如下

$ g++ u0704_3.cpp
$ ./a.out
n: 1
p: 0x7fff55f89b18
*p3: 1
$

C++11 新增一個關鍵字 nullptr 表示空的指標,等同於巨集 NULL ,舉例如下

#include <iostream>
  
int main() {
    int n = 22;
    std::cout << "n: " << n << std::endl;
    
    int* p = &n;
    std::cout << "p: " << p << std::endl;
    
    p = nullptr// NULL
    std::cout << "p: " << p << std::endl;
    
    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   https://kaiching.org/
   檔名:u0704_4.cpp
   功能:示範 C++ 的指標型態
   作者:張凱慶*/

編譯後執行,結果如下

$ g++ u0704_4.cpp
$ ./a.out
n: 22
p: 0x7fff503acae8
p: 0x0
$

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