C++指针基础与应用详解

在 C++ 中，指针（Pointer） 是一个核心概念，它直接操作内存地址，提供了灵活的内存管理和高效的数据操作能力。以下是关于指针的详细说明：

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1. 指针的基本概念

• 指针是什么？
  指针是一个变量，其值为另一个变量的内存地址。通过指针可以直接访问或修改该地址处的数据。
• 声明指针
  语法：数据类型* 指针变量名;
  示例：

  int* pInt;      // 指向 int 类型的指针
  double* pDouble; // 指向 double 类型的指针
  

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2. 指针的核心操作符

• 取地址符 &
  获取变量的内存地址。
  示例：

  int num = 10;
  int* p = # // p 存储 num 的地址
  

• 解引用符 *
  访问指针指向地址的值。
  示例：

  cout << *p; // 输出 10（通过指针访问 num 的值）
  *p = 20;    // 修改 num 的值为 20
  

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3. 指针的四大核心用途

1. 动态内存分配
   使用 new 和 delete 管理堆内存：

   int* arr = new int[5]; // 动态分配数组
   delete[] arr;          // 释放内存
   

2. 函数参数传递（按地址传递）
   修改函数外部的变量：

   void swap(int* a, int* b) {
       int temp = *a;
       *a = *b;
       *b = temp;
   }
   

3. 实现复杂数据结构
   如链表、树等：

   struct Node {
       int data;
       Node* next; // 指向下一个节点
   };
   

4. 高效操作数组
   指针遍历数组：

   int arr[3] = {1, 2, 3};
   int* p = arr;
   for (int i = 0; i < 3; i++) {
       cout << *(p + i); // 输出 arr[i]
   }
   

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4. 指针与常量

• 指向常量的指针（常量指针）
  不能通过指针修改数据，但可以指向其他地址：

  const int* p = #
  // *p = 20; // 错误！无法修改
  p = &anotherNum; // 合法
  

• 指针常量
  指针本身不可变，但可通过指针修改数据：

  int* const p = #
  *p = 20; // 合法
  // p = &anotherNum; // 错误！
  

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5. 高级指针类型

• 指向指针的指针（双重指针）

  int num = 5;
  int* p = #
  int** pp = &p; // pp 指向指针 p
  

• 函数指针
  指向函数的指针：

  void func() { cout << "Hello"; }
  void (*pFunc)() = func;
  pFunc(); // 调用 func()
  

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6. 常见错误与规避

• 空指针（Null Pointer）
  初始化指针为 nullptr：

  int* p = nullptr;
  if (p != nullptr) { /* 安全操作 */ }
  

• 野指针（Dangling Pointer）
  指针释放后及时置空：

  delete p;
  p = nullptr;
  

• 内存泄漏
  确保 new 和 delete 配对使用。

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7. 指针 vs. 引用

• 引用 是变量的别名，必须初始化且不可更改指向；
• 指针 更灵活，可指向不同地址或为空。

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总结

指针是 C++ 高效编程的核心工具，但也需谨慎使用以避免内存问题。掌握指针的用法后，可以更灵活地操作内存、优化性能，并实现复杂数据结构。