C++基础之指针的详细介绍（二）

ljmst

本篇说明C++中的重中又重的关键——指针类型，并说明两个很有意义的概念——静态和动态。希望对你有帮助，一起来看。

本篇是上一篇的续篇，接着为大家介绍C++中的指针。
在堆上分配内存
前面已经说过，所谓的在堆上分配就是运行时期向操作系统申请内存，而要向操作系统申请内存，不同的操作系统提供了不同的接口，具有不同的申请内存的方式，而这主要通过需调用的函数原型不同来表现。由于C++是一门语言，不应该是操作系统相关的，所以C++提供了一个统一的申请内存的接口，即new操作符。如下：

unsigned long *pA = new unsigned long；   
• *pA = 10；  
• unsigned long *pB = new unsigned long[ *pA ]；
  

上面就申请了两块内存，pA所指的内存（即pA的值所对应的内存）是4字节大小，而pB所指的内存是4*10=40字节大小。应该注意，由于new是一个操作符，其结构为new <类型名>[<整型数字>].它返回指针类型的数字，其中的<类型名>指明了什么样的指针类型，而后面方括号的作用和定义数组时一样，用于指明元素的个数，但其返回的并不是数组类型，而是指针类型。
应该注意上面的new操作符是向操作系统申请内存，并不是分配内存，即其是有可能失败的。当内存不足或其他原因时，new有可能返回数值为0的指针类型的数字以表示内存分配失败。即可如下检测内存是否分配成功。

unsigned long *pA = new unsigned long[10000]；  
• if（ ！pA ）？ // 内存失败！做相应的工作
  

上面的if是判断语句，下篇将介绍。如果pA为0，则！pA的逻辑取反就是非零，故为逻辑真，进而执行相应的工作。
只要分配了内存就需要释放内存，这虽然不是必须的，但是作为程序员，它是一个良好习惯（资源是有限的）。为了释放内存，使用delete操作符，如下：

delete pA；   
• delete[] pB；
  

注意delete操作符并不返回任何数字，但是其仍被称作操作符，看起来它应该被叫做语句更加合适，但为了满足其依旧是操作符的特性，C++提供了一种很特殊的数字类型——void.其表示无，即什么都不是，因此delete其实是要返回数字的，只不过返回的数字类型为void罢了。
注意上面对pA和pB的释放不同，因为pA按照最开始的书写，是new unsigned long返回的，而pB是new unsigned long[ *pA ]返回的。所以需要在释放pB时在delete的后面加上“[]”以表示释放的是数组，不过在VC中，不管前者还是后者，都能正确释放内存，无需“[]”的介入以帮助编译器来正确释放内存，因为以Windows为平台而开发程序的VC是按照Windows操作系统的方式来进行内存分配的，而Windows操作系统在释放内存时，无需知道欲释放的内存块的长度，因为其已经在内部记录下来（这种说法并不准确，实际应是C运行时期库干了这些事，但其又是依赖于操作系统来干的，即其实是有两层对内存管理的包装，在此不表）。
类型修饰符（type-specifier）
类型修饰符，即对类型起修饰作用的符号，在定义变量时用于进一步指明如何操作变量对应的内存。因为一些通用操作方式，即这种操作方式对每种类型都适用，故将它们单独分离出来以方便代码的编写，就好像水果。吃苹果的果肉、吃梨的果肉，不吃苹果的皮、不吃梨的皮。这里苹果和梨都是水果的种类，相当于类型，而“XXX的果肉”、“XXX的皮”就是用于修饰苹果或梨这种类型用的，以生成一种新的类型——苹果的果肉、梨的皮，其就相当于类型修饰符。
本文所介绍的数组和指针都是类型修饰符，之前提过的引用变量的“&”也是类型修饰符。
类型修饰符只在定义变量时起作用，如前面的

• unsigned long a， b[10]， *pA = &a， &rA = a；
  

这里就使用了上面的三个类型修饰符——“[]”、“*”和“&”。上面的unsigned long暂且叫作原类型，表示未被类型修饰符修饰以前的类型。下面分别说明这三个类型修饰符的作用。
数组修饰符“[]”——其总是接在变量名的后面，方括号中间放一整型数c以指明数组元素的个数，以表示当前类型为原类型c个元素连续存放，长度为原类型的长度乘以c.因此long a[10]；就表示a的类型是10个long类型元素连续存放，长度为10*4=40字节。而long a[10][4]；就表示a是4个long[10]类型的元素连续存放，其长度为4*40=160字节。
相信已经发现，由于可以接多个“[]”，因此就有了计算顺序的关系，为什么不是10个long[4]类型的元素连续存放而是倒过来？类型修饰符的修饰顺序是从左向右进行计算的。故short *a[10]；表示的是10个类型为short*的元素连续存放，长度为10*4=40字节。
指针修饰符“*”——其总是接在变量名的前面，表示当前类型为原类型的指针。故：

• short a = 10， *pA = &a， **ppA = &pA；
  

注意这里的ppA被称作多级指针，即其类型为short的指针的指针，也就是short**.而short **ppA = &pA；的意思就是计算pA的地址的值，得一类型为short*的地址类型的数字，然后“&”操作符将此数字转成short*的指针类型的数字，最后赋值给变量ppA.
如果上面很昏，不用去细想，只要注意类型匹配就可以了，下面简要说明一下：假设a的地址为2000，则pA的地址为2002，ppA的地址为2006.
对于

• pA = &a；
  

先计算“&a”的值，因为a等同于地址，则“&”发挥作用，直接将a的地址这个数字转成long*类型并返回，然后赋值给pA，则pA的值为2000.
对于

• ppA = &pA；
  

先计算“&pA”的值，因为pA等同于地址，则“&”发挥作用，直接将pA的地址这个数字转成long**类型（因为pA已经是long*的类型了）并返回，然后赋值给ppA，则ppA的值为2002.
引用修饰符“&”——其总是接在变量名的前面，表示此变量不用分配内存以和其绑定，而在说明类型时，则不能有它，下面说明。由于表示相应变量不用分配内存以生成映射，故其不像上述两种类型修饰符，可以多次重复书写，因为没有意义。且其一定在“*”修饰符的右边，即可以

• long **&a = ppA；
  

但不能

long *&*a；  
• 或  
• long &**a；
  

因为按照从左到右的修饰符计算顺序，long*&*表示long的指针的引用的指针，引用只是告知编译器不要为变量在栈上分配内存，实际与类型无关，故引用的指针是无意义的。
而long&**则表示long的引用的指针的指针，同上，依旧无意义。同样

• long &a[40]；//错误的
  

因为其表示分配一块可连续存放类型为long的引用的40个元素的内存，引用只是告知编译器一些类型无关信息的一种手段，无法作为类型的一种而被实例化。
应该注意引用并不是类型（但出于方便，经常都将long的引用称作一种类型），而

• long **&rppA = &pA；是错误的
  

因为上句表示的是不要给变量rppA分配内存，直接使用“=”后面的地址作为其对应的地址，而&pA返回的并不是地址类型的数字，而是指针类型，故编译器将报类型不匹配的错误。
但是即使

• long **&rppA = pA；
  

也同样失败，因为long*和long**是不同的，不过由于类型的匹配，下面是可以的：

• long a = 10， *pA = &a， **ppA = &pA， *&rpA1 = *ppA， *&rpA2 = *（ ppA + 1 ）；
  

类型修饰符和原类型组合在一起以形成新的类型，如long*&、short *[34]等，都是新的类型，应注意前面new操作符中的<类型名>要求写入类型名称，则也可以写上前面的long*等，即：

• long **ppA = new long*[45]；
  

即动态分配一块4*45=180字节的连续内存空间，并将首地址返回给ppA.同样也就可以：

long ***pppA = new long**[2]；  
• 而  
• long *（*pA）[10] = new long*[20][10]；
  

也许看起来很奇怪，其中的pA的类型为long *（*）[10]，表示是一个有10个long*元素的数组的指针，而分配的内存的长度为（4*10）*20=800字节。因为数组修饰符“[]”只能放在变量名后面，而类型修饰符又总是从左朝右计算，则想说明是一个10个long元素的数组的指针就不行，因为放在左侧的“*”总是较右侧的“[]”先进行类型修饰。
故C++提出上面的语法，即将变量名用括号括起来，表示里面的类型最后修饰，
故：

long *（a）[10]；  
• 等同于  
• long *a[10]；  
  

而

• long *（&aa）[10] = a；
  

也才能够正确，否则按照前面的规则，使用

• long *&aa[10] = a；
  

将报错（前面已说明原因）。而

• long *（*pA）[10] = &a；
  

也就能很正常地表示我们需要的类型了。因此还可以

long *（*&rpA）[10] = pA；  
• 以及  
• long *（**ppA）[10] = &pA；
  

希望通过本文的介绍，能够让你清楚的明白C++中的指针概念以及用法。

兔子君

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