C++Primer第2章(3)复合类型

2.3 复合类型

​ 复合类型是指基于其他类型定义的类型.本节将介绍其中两种:引用和指针.

2.3.1 引用

C++11中新增了一种引用:“右值引用”,这种引用主要用于内置类.当我们使用术语"引用"时,指的其实是"左值引用".

​ 引用为对象起了另外一个名字,引用类型引用(refers to)另外一种类型.通过将声明写成&d的形式来定义引用类型,其中d是声明的变量名.

int val = 1024;
int &refVal = ival;	//refVal指向ival(是ival的另一个名字)
int &refVal2;		//报错:引用必须被初始化

​ 一般在初始化变量时,初始值会被_拷贝_到新建的对象中.而当定义引用时,程序把引用和它的初始值绑定在一起,而不是将初始值拷贝给引用.一旦初始化完成,引用将和他的初始值对象一直绑定在一起.因为无法令引用重新绑定到另外一个对象,因此引用必须初始化.

我们可以看到ival和refVal的地址相同,这也证明refVal是ival的另一个名字.

引用即别名

引用并非对象,相反的,他只是为一个已经存在的对象所起的另外一个名字

​ 定义一个引用之后,对其进行的所有操作都是在与之绑定的对象上进行的.

因为引用本身不是一个对象,所以不能定义引用的引用.

引用的定义

​ 允许在一条语句中定义多个引用,其中每个引用标识符都必须以符号&开头

int i = 1024, i2 = 2048;
int &r = i, r2 = i2;
int i3 = 1024, &ri = i3;
int &r3 = i3, &r4 = i2;

引用只能绑定在对象上,而不能与字面值或某个表达式的计算结果绑定在一起.

2.3.2 指针

​ 指针是“指向(point to)”另外一种类型的复合类型。与引用类似，指针也实现了对其他对象的间接访问。然而指针与引用相比又有很多不同点。其一，指针本身就是一个对象，允许对指针赋值和拷贝，而且在指针的生命周期内它可以先后指向几个不同的对象。其二，指针无须在定义时赋初值。和其他内置类型一样，在块作用域内定义的指针如果没有被初始化，也将拥有一个不确定的值。

​ 定义指针类型的方法将声明符写成*d的形式，其中d是变量名。如果在一条语句中定义了几个指针变量，每个变量前面都必须有符号 *:

int *ip1, *ip2;	//ip1和ip2都是指向int型对象的指针
double dp, *dp2;//dp2是指向double型对象的指针,dp是double型对象

获取对象的地址

​ 指针存放某个对象的地址，要想获取该地址，需要使用取地址符(操作符&):

int ival = 42;
int *p = &ival; //p存放变量ival的地址,或者说p是指向变量ival的指针

因为引用不是对象,没有实际地址,所有不能定义指向引用的指针.

指针值

​ 指针的值(即地址)应属于下列4中状态之一:

1. 指向一个对象

2. 指向紧邻对象所占空间的下一个位置

3. 空指针,意味着指针没有指向任何对象

4. 无效指针,也就是上述情况之外的其他值

​ 试图拷贝或以其他方式访问无效指针的值都将引发错误。编译器并不负责检查此类错误，这一点和试图使用未经初始化的变量是一样的。访问无效指针的后果无法预计，因此程序员必须清楚任意给定的指针是否有效。

​ 尽管第2种和第3种形式的指针是有效的，但其使用同样受到限制。显然这些指针没有指向任何具体对象，所以试图访问此类指针（假定的)对象的行为不被允许。如果这样做了，后果也无法预计。

利用指针访问对象

​ 如果指针指向了一个对象,则允许使用**解引用符(*)**来访问对象

int ival = 42;
int *p = &ival;
cout<< *p; //输出42

解引用操作仅适用于那些确实指向了某个对象的有效指针

空指针

​ 空指针不指向任何对象,在试图使用一个指针之前代码可以先检查它是否为空.

​ 得到空指针最直接的办法就是用字面值nullptr来初始化指针.nullptr是一种特殊类型的字面值,它可以被转换成任意其他的指针类型.

​ 过去的程序还会用到一个名为NULL的预处理变量来给指针赋值,这个变量在头文件cstdlib中定义，它的值就是0。

​ 预处理器是运行于编译过程之前的一段程序就可以了。预处理变量不属于命名空间std,它由预处理器负责管理，因此我们可以直接使用预处理变量而无须在前面加上std: : .

​ 当用到一个预处理变量时，预处理器会自动地将它替换为实际值，因此用NULL初始化指针和用0初始化指针是一样的。在新标准下，现在的C++程序最好使用nullptr，同时尽量避免使用NULL。

赋值和指针

​ 指针和引用都能提供对其他对象的间接访问.

int i = 42;
int *pi = 0;	//pi被初始化,但没有指向任何对象
int *pi2 = &i;
int *pi3;		//如果pi3定义于块内,则pi3的值是无法确定的

pi3 = pi2;		//pi3和pi2指向同一个对象i
pi2 = 0;		//现在pi2不指向任何对象了

赋值永远改变的是等号左侧的对象

pi = &ival;	//pi的值被改变,现在pi指向了ival
*pi = 0;	//ival的值被改变,指针pi并没有改变

其他指针操作

​ 只要指针拥有一个合法值,就能将它用在条件表达式中.

​ 对于两个类型相同的合法指针，可以用相等操作符(==)或不相等操作符(!=）来比较它们，比较的结果是布尔类型。如果两个指针存放的地址值相同，则它们相等;反之它们不相等。这里两个指针存放的地址值相同（两个指针相等）有三种可能:它们都为空、都指向同一个对象，或者都指向了同一个对象的下一地址。需要注意的是，一个指针指向某对象，同时另一个指针指向另外对象的下一地址，此时也有可能出现这两个指针值相同的情况，即指针相等。

void* 指针

​ void *是一种特殊的指针类型，可用于存放任意对象的地址。一个void *指针存放着一个地址，这一点和其他指针类似。不同的是，我们对该地址中到底是个什么类型的对象并不了解:

​ void *指针只支持几种有限的操作:与另一个指针进行比较;向函数传递void指针或从函数返回void *指针；给另一个void *指针赋值。不允许使用void *指针操作它所指向的对象，例如，不允许对 void *指针进行解引用。不允许对void *指针进行算术操作。

2.3.3 理解复合类型的声明

​ 变量的定义包括一个基本数据类型(base type)和一组声明符。在同一条定义语句中，虽然基本数据类型只有一个，但是声明符的形式却可以不同。也就是说，一条定义语句可能定义出不同类型的变量:

// i是一个int型的数,p是一个int型的指针,r是一个int型引用
int i = 1024, *p = &i, &r = i;

很多程序员容易迷惑于基本数据类型和类型修饰符的关系,其实后者不过是声明符的一部分罢了.

指向指针的指针

​ 一般来说,声明符中修饰符的个数没有限制.当有多个修饰符连写在一起时,按照其逻辑关系详加解释即可.

int ival = 1024;
int *pi = &ival;	//pi指向一个int型的数
int **ppi = π	//ppi指向一个int型的指针

指向指针的引用

​ 引用本身不是一个对象,因此不能定义指向引用的指针,但指针是对象,所以存在对指针的引用.

int i = 42;
int *p;		//p是一个int型指针
int *&r = p; //r是对指针p的引用

r = &i;		//r引用了一个指针,因此给r赋值&i就是令p指向i
*r = 0;		//解引用r得到i,也就是p指向的对象,将i的值改为0

用的指针,但指针是对象,所以存在对指针的引用.

int i = 42;
int *p;		//p是一个int型指针
int *&r = p; //r是对指针p的引用

r = &i;		//r引用了一个指针,因此给r赋值&i就是令p指向i
*r = 0;		//解引用r得到i,也就是p指向的对象,将i的值改为0

面对一条比较复杂的指针或引用的声明语句时,从右向左阅读有助于弄清楚它的真实含义.