C++中的指針，指針函數和函數指針

指針是C或C++中的一大難題，因此弄懂指針對C和C++的學習有很大的幫助，最近一直在研究指針，因此寫一篇隨筆把心得記錄一下。

簡單來說指針也是一種變量，只不過指針變量所存儲的不是我們直觀上看到的，而是內存中的地址。如：

我聲明了一個整型變量a並初始化為5，聲明一個整型指針變量b，並且把a的地址賦給它，因此如果我們直接輸出b的話就會得到a的地址，而輸出*b就會得到a的值。

注意我的聲明語句， int *b; int說明這是整數類型的變量，而*表明這是一個指針變量，合起來就是b是一個整型指針變量，變量名是b而不是*b.這一點很重要。

因此指針變量的聲明方法為：

type *variableName;

type是數據類型，variableName是變量名。

這是很簡單的一個指針變量的例子，復雜一點的話，我們看看另一種類型的指針：指向指針的指針。如：

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int num = 5;
    int *a = &num;
    int **b = &a;
    cout << b << " = " << &a << endl;
    cout << *b << " = " << a << endl;
    cout << **b << " = " << *a << endl;
    return 0;
}

 

上例中我先生命了一個int並初始化為5，然后聲明一個指針變量a並把num的地址賦值給它，然后再聲明一個指針變量b並把a的地址賦值給它，分析一下上述程序會輸出什么呢？

首先第一行輸出，b=a的地址，因為我們賦值的時候就是這么賦值的，這很好理解。

第二行輸出num的地址=num的地址，為什么呢？我們看看，a的值是什么？沒錯，是num的地址，那么*b是什么？當然就是a的地址存儲的東西，那是什么呢？不就等於a嗎？

第三行輸出5=5，首先*b = &num, 那么*(*b)不就是&num中存儲的東西嗎？那不正是num，所以輸出5=5。

 

還有一個要點就是數組，數組名本身就是一個指針。

#include <iostream>

using namespace std;

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

運行程序可以看到輸出兩行一樣的地址。

二維數組稍有不同，不同點在於二維數組本身是一個指針數組：

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int a[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    int (*b)[3] = a;
    int *c = a[0];
    cout << a << " " << b << endl;
    cout << *(a + 1)[0] << " " << *(b + 1)[0] << endl;
    cout << *c << endl;
    return 0;
}

b和c的區別在於b是指針數組，包括了(*b)[0]、(*b)[1]、(*b)[2]，而c只是一個指針變量，指向數組a的第一個元素的位置。

如圖所示：（多維數組同理）

然后我們再看看什么是指針函數。指針函數的定義和指針變量差不多，如

int func1();      // 聲明一個函數，返回值為int類型
int *func2();    // 聲明一個函數，返回值為int類型指針，指向一個int的地址

我們可以看一個例子：

#include <iostream>

using namespace std;


// 指針函數
int *square(int &a) {
    int *s = new int;
    *s = a * a;
    return s;
}

int square1(int &a) {
    int s1 = a * a;
    return s1;
}

int main() {
    int num = 5;
    cout << "invoke square:" << endl;
    cout << *square(num) << endl;　　　　// 可以理解為cout << *s << endl;
    cout << endl;
    cout << "invoke square1:" << endl;
    cout << square1(num) << endl;
    cout << endl;
    return 0;
}

 

 上述程序會輸出：

invoke square:
25

invoke square1:
25

可以看出，指針函數的用法和指針變量差不多，只不過多了參數（不一定有參數，但函數名后面的括號一定不能漏）
然后我們再看看函數指針，函數指針也是一個指針變量，與普通的指針變量不同的是它指向的是一個函數的地址，如：

#include <iostream>

using namespace std;


// 指針函數
int *square(int &a) {
    int *s = new int;
    *s = a * a;
    return s;
}

int square1(int &a) {
    int s = a * a;
    return s;
}

int main() {
    int num = 5;
    int *(*pSquare)(int &a);
    int (*pSquare1)(int &a);
    pSquare = square;
    pSquare1 = square1;
    cout << "invoke square:" << endl;
    cout << *(*pSquare)(num) << endl;
    cout << endl;
    cout << "invoke square1:" << endl;
    cout << (*pSquare1)(num) << endl;
    cout << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

 

對比一下pSquare和pSquare1我們會發現區別，pSquare是一個指向指針的指針，而pSquare1是一個指向函數的指針，所以pSquare與square搭配，pSquare1與square1搭配。