【C++】指针和引用

上期回顾: 【C++】内存管理和内存优化
个人主页：C_GUIQU
归属专栏：C++

正文

1. 指针

1.1 指针的基本概念

指针是一种变量，它存储的是另一个变量的内存地址。通过指针，可以间接访问和操作其所指向的变量。

1.2 举例

#include <iostream>

int main() {
   
   
    int num = 10;  // 定义一个整型变量num，初始值为10

    int *ptr;  // 定义一个指向整型的指针ptr，此时它未指向任何有效的内存地址

    ptr = &num;  // 将指针ptr指向变量num的地址，&是取地址运算符

    std::cout << "num的值为：" << num << std::endl;
    std::cout << "num的地址为：" << &num << std::endl;
    std::cout << "ptr指向的值为：" << *ptr << std::endl;  // *是解引用运算符，用于获取指针所指向的值
    std::cout << "ptr的地址为：" << &ptr << std::endl;

    return 0;
}

在上述代码中：

• 首先定义了一个整型变量 num 并赋值为 10。
• 接着定义了一个整型指针 ptr，开始它未指向任何有效地址。
• 通过 ptr = # 将 ptr 指向了 num 的地址。
• 然后分别输出了 num 的值、地址，ptr 指向的值（通过解引用 *ptr）以及 ptr 自身的地址。

1.3 指针的运算

指针可以进行一些特定的运算，常见的有算术运算和关系运算。

1.3.1 算术运算

• 指针的加法和减法运算通常与它所指向的数据类型的大小相关。例如，对于一个指向整型（int）的指针，如果执行 ptr++，那么指针会移动到下一个整型数据的地址，实际上是在内存地址上增加了 sizeof(int) 个字节。

示例代码：

#include <iostream>

int main() {
   
   
    int arr[5] = {
   
   1, 2, 3, 4, 5};
    int *ptr = arr;  // 让指针ptr指向数组arr的首地址

    std::cout << "ptr指向的元素为：" << *ptr << std::endl;

    ptr++;  // 指针向后移动一个元素的位置

    std::cout << "ptr指向的元素为：" << *ptr << std::endl;

    return 0;
}

在这个例子中，数组 arr 包含了 5 个整型元素。指针 ptr 初始指向数组的首地址，即 arr[0] 的地址。当执行 ptr++ 后，指针就指向了 arr[1] 的地址，通过解引用就可以获取到 arr[1] 的值。

1.3.2 关系运算

• 指针可以进行比较运算，如 ==、!=、<、> 等。通常用于判断两个指针是否指向同一个地址，或者判断一个指针是否在某个地址范围之内。

示例代码：

#include <iostream>

int main() {
   
   
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    int *ptr1 = &num1;