引用是變量的別名碍遍，指針就是變量地址的別名噪叙。 與引用類似渐裂，指針也實(shí)現(xiàn)了對(duì)其他對(duì)象的間接訪問豺旬。然而指針與引用又有很多不同點(diǎn)：

1. 指針本身是一個(gè)對(duì)象，允許對(duì)指針賦值和拷貝柒凉。而且在指針的聲明周期內(nèi)它可以先后指向幾個(gè)不同的對(duì)象族阅。
2. 指針無須在定義時(shí)賦初始值。（不太建議這個(gè)做法）和其他內(nèi)置類型一樣膝捞，在塊作用域內(nèi)定義的指針如果沒有被初始化坦刀，也將擁有一個(gè)不確定的值。

一蔬咬、基本操作

1. 初始化

建議初始化所有指針鲤遥。 使用未經(jīng)初始化的指針是引發(fā)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤的一大原因。和其他變量一樣林艘，訪問未經(jīng)初始化的指針?biāo)l(fā)的后果也是無法預(yù)計(jì)的盖奈。通常這一行為將造成程序崩潰，而且一旦崩潰狐援，要想定位到出錯(cuò)位置將是特別棘手的問題钢坦。

在大多數(shù)編譯器環(huán)境下，如果使用了未經(jīng)初始化的指針咕村，則改指針?biāo)純?nèi)存空間的當(dāng)前內(nèi)容將被看作一個(gè)地址值场钉。訪問該指針，相當(dāng)于去訪問一個(gè)本不存在的位置上的本不存在的對(duì)象懈涛。糟糕的是，如果指針?biāo)純?nèi)存空間恰好有內(nèi)容泳猬，而這些內(nèi)容又被當(dāng)做了某個(gè)地址批钠，我們就很難分清它到底是合法的還是非法的了宇植。
因此建議初始化所有的指針，并且在可能的情況下埋心，盡量等定義了對(duì)象之后再定義指向它的指針指郁。 如果是實(shí)在不清楚指針應(yīng)該指向何處，就把它初始化為nullptr或者0拷呆，這樣程序就能檢測(cè)并知道它沒有指向任何具體的對(duì)象了闲坎。

int i = 42;
int *p1 = 0; //等同于int *p1=nullptr;
int *p2 = &i;
int *p3; //不推薦

過去的程序還會(huì)用到一個(gè)名為NULL的預(yù)處理變量（preprocessor variable）來給指針賦值，這個(gè)變量在頭文件cstdlib中定義茬斧，它的值為0腰懂。在新標(biāo)準(zhǔn)下，現(xiàn)在的C++程序最好使用nullptr项秉，同時(shí)盡量避免使用NULL.

2.賦值

在C++里绣溜，指針也是個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，所以也支持相互之間的直接賦值娄蔼。

int i = 42;
int *p1 = i;
int *p2;

p2 = p3;
p2 = 0;

此外怖喻，要將數(shù)字值作為地址來使用，應(yīng)通過強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換將數(shù)字轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)牡刂奉愋汀?/p>

int *pt;
pt = (int *)0xB8000000; //type match

3.算術(shù)運(yùn)算

指針是一個(gè)用數(shù)值表示的地址岁诉。因此锚沸，您可以對(duì)指針執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算√檠ⅲ可以對(duì)指針進(jìn)行四種算術(shù)運(yùn)算：++咒吐、--、+属划、-恬叹。
假設(shè) ptr 是一個(gè)指向地址 1000 的整型指針，是一個(gè) 32 位的整數(shù)同眯，讓我們對(duì)該指針執(zhí)行下列的算術(shù)運(yùn)算：

ptr++;

在執(zhí)行完上述的運(yùn)算之后绽昼，ptr 將指向位置 1004，因?yàn)?ptr 每增加一次须蜗，它都將指向下一個(gè)整數(shù)位置（即一個(gè)基本類型長度單位）硅确，即當(dāng)前位置往后移 4 個(gè)字節(jié)。這個(gè)運(yùn)算會(huì)在不影響內(nèi)存位置中實(shí)際值的情況下明肮，移動(dòng)指針到下一個(gè)內(nèi)存位置菱农。其他三個(gè)運(yùn)算符號(hào)的原理相同。

4.指針的比較

指針可以用關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行比較柿估，如 ==循未、< 和 >。如果 p1 和 p2 指向兩個(gè)相關(guān)的變量秫舌，比如同一個(gè)數(shù)組中的不同元素的妖，則可對(duì) p1 和 p2 進(jìn)行大小比較绣檬。

int  var[MAX] = {10, 100, 200};
int  *ptr;
 
// 指針中第一個(gè)元素的地址
ptr = var;
int i = 0;
while ( ptr <= &var[MAX - 1] ){
   cout << "Address of var[" << i << "] = ";
   cout << ptr << endl;
 
   cout << "Value of var[" << i << "] = ";
   cout << *ptr << endl;
 
   // 指向上一個(gè)位置
   ptr++;
   i++;
}

5.指向指針的引用

指針是對(duì)象，所以存在對(duì)指針的引用嫂粟。

int i = 42;
int *p = &i;
int *&r = p;

cout << "Dereference r value:" << *r << endl;
*r = 50;
cout << "Dereference p value:" << *p << endl;

二娇未、指針和動(dòng)態(tài)內(nèi)存

C++ 程序中的內(nèi)存分為兩個(gè)部分：

• 棧（stack）：在函數(shù)內(nèi)部聲明的所有變量都將占用棧內(nèi)存。
• 堆（heap）：這是程序中未使用的內(nèi)存星虹，在程序運(yùn)行時(shí)可用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存零抬。

很多時(shí)候，無法提前預(yù)知需要多少內(nèi)存來存儲(chǔ)某個(gè)定義變量中的特定信息宽涌，所需內(nèi)存的大小需要在運(yùn)行時(shí)才能確定平夜。指針的一個(gè)重要作用是，在運(yùn)行階段分配未命名的內(nèi)存以存儲(chǔ)值护糖。

在 C++ 中褥芒，可以使用特殊的運(yùn)算符為給定類型的變量在運(yùn)行時(shí)分配堆內(nèi)的內(nèi)存，這會(huì)返回所分配的空間地址嫡良。這種運(yùn)算符即new運(yùn)算符锰扶。如果您不再需要?jiǎng)討B(tài)分配的內(nèi)存空間，可以使用delete運(yùn)算符寝受，刪除之前由new運(yùn)算符分配的內(nèi)存坷牛。

A. new運(yùn)算符

使用new運(yùn)算符來為任意的數(shù)據(jù)類型動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的通用語法。下面的例子就是運(yùn)行階段為int值分配未命名的內(nèi)存很澄，并使用指針來訪問這個(gè)值京闰。我們需要告訴new，需要為哪種數(shù)據(jù)類型分配內(nèi)存：new將找到一個(gè)長度正確的內(nèi)存塊甩苛，并返回該內(nèi)存的地址蹂楣。我們接下來的事情就是用指針來存儲(chǔ)這個(gè)地址值。

int *pt = new int;  //allocate space for an int
*pt = 1001;         //store a value there

要特別指出來讯蒲，pt的值存儲(chǔ)在棧（stack）的內(nèi)存區(qū)域中痊土，而new從堆（heap）或自由存儲(chǔ)區(qū)（free store）的內(nèi)存區(qū)域分配內(nèi)存。malloc()函數(shù)在 C 語言中就出現(xiàn)了墨林，在 C++ 中仍然存在赁酝，但建議盡量不要使用malloc()函數(shù)。new與malloc()函數(shù)相比旭等，其主要的優(yōu)點(diǎn)是酌呆，new不只是分配了內(nèi)存，它還創(chuàng)建了對(duì)象搔耕。

B. delete運(yùn)算符

delete將使用完后的內(nèi)存歸還到內(nèi)存池里隙袁，防止內(nèi)存被耗盡。一定要配對(duì)使用delete和new，否則將發(fā)生內(nèi)存泄露(memory leak)藤乙，也就是猜揪，被分配的內(nèi)存再也無法使用了惭墓。如果內(nèi)存泄露嚴(yán)重坛梁，則程序?qū)⒂捎诓粩鄬ふ腋鄡?nèi)存而終止。

int *ps = new int;  //ok
delete ps;          //ok
int jugs = 5;       //ok
int *pi = &jugs;    //ok
delete pi;          //not allowed, memory not allocated by new

注意腊凶，使用delete的關(guān)鍵在于划咐，將它用于new分配的內(nèi)存，而不是用于使用了new的指針钧萍。
重要的事情說三遍：植！风瘦！
只能用delete來釋放使用new分配的內(nèi)存队魏，同時(shí)對(duì)空指針使用delete是安全的。
只能用delete來釋放使用new分配的內(nèi)存万搔，同時(shí)對(duì)空指針使用delete是安全的胡桨。
只能用delete來釋放使用new分配的內(nèi)存，同時(shí)對(duì)空指針使用delete是安全的瞬雹。

C. new創(chuàng)建動(dòng)態(tài)數(shù)組

通常昧谊，對(duì)于大型數(shù)據(jù)（如數(shù)組、字符串和結(jié)構(gòu)）酗捌，應(yīng)使用new呢诬。例如要編寫一個(gè)程序，它是否需要數(shù)組取決于運(yùn)行時(shí)用戶提供的信息胖缤。在編譯時(shí)給數(shù)組分配內(nèi)存被稱為靜態(tài)聯(lián)編(static binding)尚镰，如果通過聲明來創(chuàng)建數(shù)組，則在程序被編譯時(shí)將為它分配內(nèi)存空間哪廓。不管程序最終是否用到數(shù)組狗唉，數(shù)組都在那里占用了內(nèi)存。而使用new撩独，如果在運(yùn)行時(shí)需要數(shù)組敞曹，則創(chuàng)建它；如果不需要综膀，則不創(chuàng)建澳迫，還可以在程序運(yùn)行時(shí)選擇數(shù)組的長度，這被稱為動(dòng)態(tài)聯(lián)編(dynamic binding)剧劝。

int *psome = new int[3];    //get a block of 3 ints
psome[0] = 1;
psome[1] = 2;
psome[2] = 3;
std::cout << "psome[0] is " << psome[0]<< std::endl;
psome = psome + 1;           //increment the pointer
std::cout << "Now, psome[0] is " << psome[0]<< std::endl;
psome = psome - 1;           //point back to beginning; if not, the program will break down
delete []psome;              //free a dynamic array

二維數(shù)組

int **array; 
// 假定數(shù)組第一維長度為 m滋捶， 第二維長度為 n
// 動(dòng)態(tài)分配空間
array = new int *[m];
for(int i = 0; i < m; i++)
{
    array[i] = new int [n]  ;
}
//釋放
for(int i = 0; i < m; i++)
{
    delete [] arrar[i];
}
delete [] array;

三、函數(shù)和指針

A.定義

每一個(gè)函數(shù)都占用一段內(nèi)存單元舟山，它們有一個(gè)起始地址，指向函數(shù)入口地址的指針稱為函數(shù)指針谣妻。

B.說明

1. 要注意區(qū)分下面兩個(gè)語句：

int (*p)(int a, int b);  //p是一個(gè)指向函數(shù)的指針變量，所指函數(shù)的返回值類型為整型
int *p(int a, int b);    //p是函數(shù)名卒稳，此函數(shù)的返回值類型為整型指針

2. 指向函數(shù)的指針變量不是固定指向哪一個(gè)函數(shù)的蹋半，而只是定義了一個(gè)類型的變量，它是專門用來存放函數(shù)的入口地址的充坑；在程序中把哪一個(gè)函數(shù)的地址賦給它减江，它就指向哪一個(gè)函數(shù)。

void a(int);
void c(int);
void (*b)(int);
b = a;
b = c;

3. 定義了一個(gè)函數(shù)指針并讓它指向了一個(gè)函數(shù)后捻爷，對(duì)函數(shù)的調(diào)用可以通過函數(shù)名調(diào)用辈灼，也可以通過函數(shù)指針調(diào)用(即用指向函數(shù)的指針變量調(diào)用)。在給函數(shù)指針變量賦值時(shí)也榄，只需給出函數(shù)名巡莹，而不必給出參數(shù)。

int max(int x, int y);    //函數(shù)max的原型
int (*p)(int a, int b);   //指針p的定義

//將函數(shù)max的入口地址賦給指針變量p
//p就是指向函數(shù)max的指針變量甜紫，也就是p和max都指向函數(shù)的開頭降宅。
p = max;  
p(2,4); //效果等同于max(2,4);

4. 在一個(gè)程序中，指針變量p可以先后指向不同的函數(shù)棵介，但一個(gè)函數(shù)不能賦給一個(gè)不一致的函數(shù)指針（即不能讓一個(gè)函數(shù)指針指向與其類型不一致的函數(shù)）

 //聲明函數(shù)
int fn1(int x, int y); 
int fn2(int x);     
//定義函數(shù)指針
int (*p1)(int a, int b); int (*p2)(int a);  
p1 = fn1; //ok
p2 = fn2; //ok
p1 = fn2; //compile error

5. 函數(shù)指針只能指向函數(shù)的入口處钉鸯，而不可能指向函數(shù)中間的某一條指令。不能用*(p+1)來表示函數(shù)的下一條指令邮辽。

6. 函數(shù)指針變量常用的用途之一是把指針作為參數(shù)傳遞到其他函數(shù)唠雕。

C.舉個(gè)栗子

#include <iostream>
using namespace std;
#include <conio.h>
 
int max(int x, int y); //求最大數(shù)
int min(int x, int y); //求最小數(shù)
int add(int x, int y); //求和
void process(int i, int j, int (*p)(int a, int b)); //應(yīng)用函數(shù)指針
 
int main()
{
    int x, y;
    cin>>x>>y;
 
    cout<<"Max is: ";
    process(x, y, max);
 
    cout<<"Min is: ";
    process(x, y, min);
 
    cout<<"Add is: ";
    process(x, y, add);
 
    getch();
    return 0;
}
 
int max(int x, int y){
    return x > y ? x : y;
}
 
int min(int x, int y){
    return x > y ? y : x;
}
 
int add(int x, int y){
    return x + y;
}
 
void process(int i, int j, int (*p)(int a, int b)){
    cout<<p(i, j)<<endl;
}

四、void*指針

A.定義

用void*定義一個(gè)void類型的指針吨述，它不指向任何類型的數(shù)據(jù)岩睁，意思是，void*指針“指向空類型”或“不指向確定的類型”揣云，而不要理解為void*指針能指向“任何的類型”數(shù)據(jù)捕儒。簡(jiǎn)而言之：void* 只提供一個(gè)地址，沒有指向邓夕。

double obj = 3.14, *pd = &obj;
void *pv = &obj;
pv = pd;

B.作用

void*指針不指向任何數(shù)據(jù)類型刘莹，它屬于一種未確定類型的過渡型數(shù)據(jù)，因此如果要訪問實(shí)際存在的數(shù)據(jù)焚刚，必須將void*指針強(qiáng)轉(zhuǎn)成為指定一個(gè)確定的數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)点弯，如int*、string*等矿咕。不允許使用void*指針操作它所指向的對(duì)象抢肛，例如狼钮，不允許對(duì)void*指針進(jìn)行解引用。不允許對(duì)void*指針進(jìn)行算術(shù)操作捡絮。

當(dāng)進(jìn)行純粹的內(nèi)存操作時(shí)熬芜，或者傳遞一個(gè)指向未定類型的指針時(shí)，可以使用void指針福稳。void指針也常常用作函數(shù)指針涎拉。

在較早版本的C中，通過字符指針(char *)實(shí)現(xiàn)的灵寺，但是這容易產(chǎn)生混淆曼库，因?yàn)槿藗儾蝗菀着袛嘁粋€(gè)字符指針究竟是指向一個(gè)字符串区岗，還是指向一個(gè)字符數(shù)組略板，或者僅僅是指向內(nèi)存中的某個(gè)地址。在C中慈缔，它們被廣泛使用叮称，但是在 C++ 我認(rèn)為它們很少，如果有必要藐鹤，因?yàn)槲覀冇卸鄳B(tài)性瓤檐，模板 等等 它提供了一個(gè)更清潔和更安全的方法來解決C中的同一個(gè)問題。

void*主要用途:
a.void指針一般用于應(yīng)用的底層娱节，比如malloc函數(shù)的返回類型是void指針挠蛉，需要再強(qiáng)制轉(zhuǎn)換；
b.文件句柄HANDLE也是void指針類型肄满，這也是句柄和指針的區(qū)別谴古；
c.內(nèi)存操作函數(shù)的原型也需要void指針限定傳入?yún)?shù)：

void * memcpy (void *dest, const void *src, size_t len);
void * memset (void *buffer, int c, size_t num );

d. 面向?qū)ο蠛瘮?shù)中底層對(duì)基類的抽象。

// vp1 需要交換的一個(gè)數(shù)的地址
// vp2 需要交換的另一個(gè)數(shù)的地址
// size 為兩個(gè)交換的數(shù)的類型大小稠歉，通過sizeof來計(jì)算
// 這里假設(shè)傳進(jìn)來的是相同數(shù)據(jù)類型的地址掰担，比如兩個(gè)數(shù)都是整數(shù)，或者都是字符串等等
void swap(void *vp1, void *vp2, int size)
{
    char *buffer = (char *)malloc(size);
    memcpy(buffer, vp1, size);
    memcpy(vp1, vp2, size);
    memcpy(vp2, buffer, size);
    free(buffer);   
}
int main()
{
    double a = 1.2;
    double b = 0.9;    
    swap(&a, &b, sizeof(double));
    return 0;
}

五怒炸、const和指針

A.指向常量的指針

指向常量的指針带饱，它所指向的內(nèi)容(即地址)可變，但這個(gè)地址里的內(nèi)容不可變阅羹。

const double pi = 3.14;     //pi is const double variable
double *ptr = π          //error:ptr is normal pointer
const double *cptr = π   //ok: cptr is a double const pointer
*cptr = 4.2;                //error:cannot assign value to const variable

const double pp = 6.28;
cptr = &pp;

B.const指針(常量指針)

指針是對(duì)象而引用不是勺疼，因此就像對(duì)其他對(duì)象類型一樣，允許把指針本身定為常量捏鱼。常量指針必須初始化执庐，而且一旦初始化完成，則它的值（存放在指針中的那個(gè)地址）就不能在改變了穷躁。

指針本身是一個(gè)常量并不意味著不能通過指針修改其所指對(duì)象的值耕肩，能否這樣做完全取決于所指對(duì)象的類型因妇。

int errNum = 0;
    int *const curErr = &errNum;
    const double pi = 3.14;
    const double *const pip = π
    *pip = 2.72;                   //error
    cout << curErr << endl;        //0
    (*curErr)++;                   //okay
    cout << errNum << endl;        //1

參考文獻(xiàn)

1. 《C++ Primer(第5版)》 Stanley B.Lippman, Josee Lajoie, Barbara E.Moo
2. 《C++ Primer Plus(5th Edition)》
3. void和void *
4. C++函數(shù)指針詳解