指针的使用——基本数据类型、数组、结构体

1 引言

对于学习指针要弄清楚如下问题基本可以应付大部分的场景：

①  指针是什么？
②  指针的类型是什么？
③  指针指向的类型是什么？
④  指针指向了哪里？

2 如何使用指针

任何东西的学习最好可以总结成一种通用化的方法。笔者总结了一下指针的使用步骤：

① 声明指针变量；
② 初始化；
③ 访问指针指向的数据。

3 指针的使用示例

3.1 数值指针

数值指针的使用分为三个步骤：

① 声明一个数值指针变量；
② 初始化这个数值指针变量；
③ 访问这个数值指针变量指向的数据。

1）代码示例：

 //-----------------声明指针变量
int* prt_a = nullptr;//声明一个整型数指针变量，nullptr—空指针
//-------------初始化指针变量，采用指向已有变量的方式-----
int a = 10; //定义整型数值常量
prt_a = &a;//指针指向了变量a的地址&a//---------访问指针数据
int my_test = 0;
my_test = *prt_a;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "my_test = " << my_test << endl;
cout << "*prt_a = " << *prt_a << endl;
//----------访问并修改指针指向的数据
*prt_a = 20;
cout << "a = " << a << endl;
cout << "*prt_a = " << *prt_a << endl;
//-----访问地址
cout << (void*)prt_a << endl;

 2）运行结果：

3）代码解读：

① 声明一个整型数变量a，它的值为10，它的地址是&a，它在计算机上的执行原理是：在物理上，内存地址为&a的内存处，存放了 (int)10的编码，通过对该内存处的编码解码就可以得到（int）10；
② 声明一个指针变量prt_a，它指向了变量a的地址；
③ 通过解引用*prt_a，就可以获取指针变量指向的数据，也就是a的值，int（10）；
④ 将指针变量指向的数据赋值给整型变量my_test ；
⑤ 将指针变量指向的数据修改为20，实际上也就是将整型变量a的值修改为20。

3.2 数组指针

也是分三个步骤：

① 声明一个数组指针变量；

② 初始化数组指针变量；

③ 访问；

代码示例：

    //指针与一维数组//定义一个指针变量int* array_p = nullptr;//类型是int*//初始化，指向一个数组常量int array[] = { 1,3,4,5 };array_p = array;//数组名是数组首地址，指针类型是int*,指针变量指向的是int，指针指向了数组的首地址cout << sizeof(array) / sizeof(int) << endl;//访问数组for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(int);i++){cout << array[i] << endl;//访问数组的元素cout << *(array_p + i) << endl;//采用指针变量，访问数组的元素cout << (void*)(array_p + i) << endl;//访问数组的地址，数组名是首地址，指针+1表示内存里面+一片内存的长度，长度=sizeof(int)=4,所以此处指针的值会+4}

运行结果如下：

代码解读：

① 声明一个整型指针变量，指向空指针；

② 声明一个数组常量，它的首地址即是数组名，数组的元素按顺序存放在首地址处的物理内存里，长度是数组占的字节数4*4 = 16个字节；

③ 将指针变量指向数组首地址，数组的类型必须是int；

④ 访问：

• 通过数组索引去访问数组元素；
• 通过指针解引用的方式，依次访问数组元素，array_p + i是第i个元素的地址；
• 访问指针的地址，每个元素之间地址的差值是4（int类型占4个字节）。

3.3 结构体指针

结构体指针的使用和数组指针的使用类似，只是结构体指针使用前需要先声明一个结构体（数据类型），因此可以分为4个步骤：

① 声明一个结构体（对于基本数组类型或者数组而言，使用的是默认的数据类型——int、char、float等，所以不需要声明）；

② 声明一个结构体指针；

③ 初始化结构体指针；

④ 访问结构体的元素。

1）代码示例： 

   //声明一个结构体mystruct test = { 10,'d',3.14f };//初始化结构体//声明一个结构体指针mystruct* ptr = nullptr;//初始化，指向结构体的首地址ptr = &test;//结构体名称不是首地址，需要用&来 获取首地址//访问结构体里的元素cout << ptr->a << endl;cout << ptr->b << endl;cout << ptr->c << endl;//修改元素ptr->c = 50.0f;//赋值cout << ptr->c << endl;//访问结构体元素的地址,结构体单元之间可能存在空隙，不能用ptr+1来访问cout << (void*)&ptr->a << endl;cout << (void*)&ptr->b << endl;cout << (void*)&ptr->c << endl;

2）运行结果如下：

3）代码解读：

① 声明了一个结构体常量；

② 声明了一个结构体指针，指向空指针；

③ 初始化指针，指向结构体常量的首地址，注意：和数组不一样，结构体的首地址不是结构体名，是&结构体名；

④ 通过指针访问结构体的元素，格式是：->；

⑤ 修改第三个元素值的值，值由3.14变为50；

⑥ 访问结构体元素的地址，注意：结构体单元之间可能存在空隙，不能用ptr+1来访问

4 总结

通过上面的案例对引言中提到的问题进行一下总结，如下：

① 指针变量是什么？指针变量就是变量的地址，也就是变量存放在物理内存上的位置，把内存比作电影院的座位，指针变量就是座位的序号；
② 指针类型是什么？去掉变量名以后剩下的就是指针类型；
③ 指针指向的类型是什么？去掉*变量名以后，就是指针指向的类型；
④ 指针指向了哪里？指针指向了变量的所存放的地址。

5 注意事项

 ① 两个指针不能进行加法运算，这是非法操作，因为进行加法后，得到的结果指向一个不知所向的地方，而且毫无意义
② 指针的值是XX，相当于说该指针指向以XX为首地址的一片区域，这片区域的大小由指针指向的类型决定；
③ &是取地址运算符，*p 的结果是p 所指向的东西。