06 C++指针与引用详解

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指针的概念与使用

指针是C++中一种特殊的变量，它存储的是另一个变量的内存地址。通过指针，可以直接访问和操作该内存地址上的数据。

声明指针

int* ptr;  // 声明一个指向int类型的指针

初始化指针

int x = 10;
int* ptr = &x;  // ptr指向x的地址

使用指针

cout << *ptr;  // 输出ptr指向的值，即x的值（10）
*ptr = 20;     // 通过指针修改x的值
cout << x;     // 输出20

2. 指针与数组

数组名本质上是一个指向数组第一个元素的指针。可以通过指针来遍历数组。

数组与指针的关系

int arr[3] = {1, 2, 3};
int* ptr = arr;  // ptr指向数组的第一个元素

cout << *ptr;    // 输出1
cout << *(ptr + 1);  // 输出2

指针遍历数组

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    cout << *(ptr + i) << " ";  // 输出1 2 3
}

3. 引用与指针的区别

引用是C++中的一种别名机制，它为已存在的变量提供了一个别名。引用与指针有相似之处，但也有重要区别。

引用与指针的区别：

1. 初始化：

   • 引用必须在声明时初始化，且不能改变其引用的对象。

   • 指针可以在声明时不初始化，并且可以随时指向不同的对象。

2. 语法：

   • 引用使用&符号声明，使用时不需要解引用操作符*。

   • 指针使用*符号声明，使用时需要解引用操作符*。

3. 空值：

   • 引用不能为nullptr，必须指向一个有效的对象。

   • 指针可以为nullptr，表示不指向任何对象。

示例：

int x = 10;
int& ref = x;  // ref是x的引用
int* ptr = &x; // ptr指向x

ref = 20;      // 修改x的值
cout << x;     // 输出20

*ptr = 30;     // 通过指针修改x的值
cout << x;     // 输出30

4. 动态内存分配：new 和 delete

C++允许在运行时动态分配内存，使用new和delete操作符来管理堆内存。

动态分配单个对象

int* ptr = new int;  // 动态分配一个int类型的内存
*ptr = 10;           // 给分配的内存赋值
delete ptr;          // 释放内存

动态分配数组

int* arr = new int[10];  // 动态分配一个包含10个int的数组
arr[0] = 1;              // 给数组赋值
delete[] arr;            // 释放数组内存

注意事项：

• 使用new分配的内存必须使用delete释放，否则会导致内存泄漏。

• 对于数组，必须使用delete[]来释放内存。

示例：

int* ptr = new int(5);  // 动态分配一个int并初始化为5
cout << *ptr;           // 输出5
delete ptr;             // 释放内存

int* arr = new int[3]{1, 2, 3};  // 动态分配并初始化数组
cout << arr[1];                  // 输出2
delete[] arr;                    // 释放数组内存

总结

• 指针用于存储内存地址，可以通过指针间接访问和修改数据。

• 数组名本质上是一个指针，指向数组的第一个元素。

• 引用是变量的别名，必须在声明时初始化，且不能改变其引用的对象。

• 动态内存分配使用new和delete来管理堆内存，避免内存泄漏。