# 指標的概念

指標是一種數據類型，指標與內存單元的地址密切相關。

# 內存單元

內存：由內存單元構成

# 內存單元的地址與內容

內存單元的地址：指內存單元的編號
內存單元的內容：存放在內存單元中的數據

# 內存單元的直接與間接訪問

在 C/C++ 語言中，每個變數都分配有確定的內存空間。
使用變數名可直接訪問內存中的數據；
通過變數的地址也可間接訪問內存中的數據。

# 地址與指標

定義一個變數，系統按變數類型為變數分配不同數目的內存單元，將其第一個內存單元的地址作為變數的地址。如: int a;
在 C/C++ 中，允許定義一種特殊變數，用於存放某變數的地址。
現假設變數 pta 中存放著整數變數 a 的地址。 pta=&a;
pta 與變數 a 之間的關聯，形像地表示為： pta->a
讀作： pta 指向 a 。
其中： -> 為指標示意符。
由此，我們說 pta 中存放的是指向變數 a 的指標。即 pta 是一個指標變數。

# 指標類型的主要用途

1. 參數傳遞
   指標作參數可以實現參數按引用傳遞的功能。
2. 動態分配
   利用動態分配可構建動態數組，動態數組需要藉助指標實現。
3. 數據結構
   創建可伸縮的數據結構，如鍊表、棧與隊列、樹和圖等。
4. 多態處理
   面向對象編程中 “運行多態性” 的處理是利用指標與引用實現的。

# 指標變數的使用

變數有地址，指標變數可以存放變數的地址。
當指針變數中存放某個變數的地址後，我們就說該指標變數指向這個變數。

# 定義指標變數

即給指標變數分配內存空間

<資料型態> *<變數名>；

• * 是指標類型變數的標誌符號。
• <變數名> 為指標變數名（構成同標識符）。
• <資料型態> 為指標變數所指向變數的資料型態。
• <資料型態> * 表示指標類型。

# 初始化

1. 在定義指標變數的同時為指標變數提供初值。
   如： int a=5,*pta=&a;
   其中 a 的初值為 5 ， pta 的初值為整型變數 a 的地址
   即，指標變數 pta 指向變數 a ， pta->a 。
2. 使用賦值語句為變量提供初始值
   上述定義語句： int a=5,*pta=&a;
   與下面語句組的功能是等效的。

int a, *pta; // 先定義變數

a = 5; // 使用賦值語句提供初值

pta = &a; // 使用賦值語句提供初值

# 單元運算子 & *

• & 取地址運算子

&<變數名> // 獲得該變數內存單元位址

• * 指標運算子
  也稱為間接訪問運算子

// 表示該指標所指向的變數 

*<指標變數名> 

// 或 

*<指標常數>

如果指標變數 pta 中存放著變數 a 的指標，則 *pta 表示 pta 所指向的變數即變數 a 。這是一種間接訪問的表示。

int a=5,*pta=&a;

*pta=a+8;

cout<<a<<","<<*pta<<endl;

// 在這裡，*pta 是表示 pta 所指的對象，即變數 a。

// *pta 等同於變數 a

// 輸出結果為：13,13

int a=5,*p=&a;

cout<<&a<<endl;//a 的地址 0x23fe4c

cout<<a<<endl;//a 的值 5

cout<<&p<<endl;//p 的地址 0x23fe40

cout<<p<<endl;//p 的值 0x23fe4c

cout<<*p<<endl;//p 所指變數的值 5

# 注意

• 不要訪問沒有被初始化的指標變數

int *p;

cin>>*p;

由於 p 變數為初始化， p 中可能存放一個不確定的單元地址，這時的輸入將會改變原存儲單元的值，造成結果混亂。

• 指標變數可以有空值，即指標不指向任何變數
  常用符號常數 NULL 表示空指標，其實， NULL 表示的值其實是整數 0 。變異系統約定 0 單元不放存有效數據。

# 函式與指標

一個函式在編譯時被分配一個入口地址，這個入口地址就稱為函式的指標。
在 C++ 中， 函式名代表函式的入口地址。

# 指標作函數的參數

實現地址傳遞，用途如下：

• 指標作函式參數，這時形參接受的是實參的地址。函式中通過對指針的間接訪問實現參數的按 “引用傳遞” 功能。
• 設置多個指標參數可從函式中帶回多個結果值。
• 對於傳遞一塊連續的內存區域數據，傳遞首地址比傳遞數據值，不僅開銷小而且效率高。

# 例子：地址傳遞

編寫交換兩個變數值的函式

// 實現交換的函數

void swap(int *xp, int *yp) // 形參為指標變數

{

	int t;

	t = *xp;

	*xp = *yp; // 交換時透過間接訪問運算子

	*yp = t;

}

// 主函式

int main()

{

	int x=2,y=3;

	cout<<"調用前：x="<<x<<",y="<<y<<endl;

	swap(&x,&y); // 實參為變數的地址

	cout<<"調用後：x="<<x<<",y="<<y<<endl;

	return 0;

}

# 帶回函式中的多個值

計算一維數組元素的平均值，並能帶回數組中的最大值與最小值。

其中：

• s - 一维数组
• n - 数组中元素个数
• max - 指向最大值
• min - 指向最小值
• 將平均值作為函數返回值

double faver(int s[],int n,int *max,int *min)

{

	// 變數定義即初始化

	double aver=s[0];

	*max=*min=s[0];

	for(int i=1;i<n;i++)

	{

		aver+=s[i];

		if(s[i]>*max)

		{

			*max=s[i];

		}

		if(s[i]<*min)

		{

			*min=s[i];

		}

	}

	return aver/n;

}

int main()

{

	int a[5]={80,89,67,76,98},max,min;

	double aver;

	aver=faver(a,5,&max,&min); // 調用函式

	cout<<"max="<<max<<"\n"<<"min="<<min<<endl;

	cout<<"aver="<<aver<<endl;

	return 0;

}

# 返回指標的函式

<資料型態> *<函式名>(<形式参數表>)

{

	<語句序列>

}

<資料型態> * - 為函式的返回值類型，是一個指標類型。

# 例子：返回字元串

編寫函式，返回字元串中首次出現的非空格字元開始的字元串。
如： " I am very excited;" 返回 "I am very excited;"

// 返回字元指標的函式

char *noblank(char *str)

{

	while(*str==' ') {

		str++;

	}

	return str;

}

int main()

{

	char *s1=" I am very excited;", *s2;

	s2=noblank(s1);

	cout<<s2<<endl;

	return 0;

}

# 指向函式的指標變數

使用指向函式的指標變數可以存放函式的指標。

<函式返回值類型> (*<指標變數名>) (<形參型態表列>);

函式名就是函式的地址，也就是函式的指標。
例如：定義指向 double 型函式的指標變數，該函式有一個 double 型參數

double (*pf)(double );

pf = sqrt; //pf 指向一個平方根函式

這時，使用 *pf 可以調用該函式。

cout<<(*pf)(2.0)<<endl; // 輸出根號 2 的值，與下方表達式等價

cout<<sqrt(2.0)<<endl;