线上课 #8：结构体和指针

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📝 课程大纲

结构体

结构体的定义和操作

结构体的使用

指针

指针变量的定义、赋值

指针的引用与运算

指针与数组

指针与字符串

🤗 整理归纳

结构体

结构体是一种复合类型，也是一种用户定义类型

通俗地说，它捆绑多个变量，使之成为一个整体

比如，平面上点坐标：

C++ 的结构体统一了 class 和 struct，不再需要 typedef 才能定义结构体的类型

struct 与 class 的唯一区别是：struct 内默认都是 public

用 sizeof 可以查看结构体大小

Struct 初始化

结构体是值语义

a = b；的结果是拷贝了 b 中所有项的数据到 a；a、b 数据是独立的

结构体作为参数传递时，值语义。

当结构体较大时，有时为了效率，我们可以传递引用

如果不需要修改结构体，最好用 const 修饰，增加安全性

访问结构体的成员

data.x或者p->x

结构体中的指针和数组

结构体中使用指针类型数据，一定要当心，尤其是 char*，最容易误用！

注意，出现了名字共享的现象。

结构体可以嵌套

实时效果反馈

1. 关于结构体struct的说法，正确的是：____

A 必须通过 typedef 才能使用

B 指针可以指向结构体，结构体中也可以包含指针

C 声明结构体时，必须赋给初始值

D 结构体只能在栈中分配

2. 在结构体中包含char 类型，==不会==引发的问题是：____*

A 结构体还在工作中，而它的 char*所指向的数据却被别人释放了

B 结构体赋值时，两个指针公用了同一片数据

C 释放结构体内存时，忘记了释放 char* 指针，造成内存泄漏

D 这样的结构体无法放在栈中

答案

1=>B 2=>D

指针入门

指针就是存放其它变量地址的小盒子

所说的地址，是虚拟内存的地址，本质上就是整数，默认以十六进制表示

指针的定义

类型 * 指针名初始化：指针 = &某变量

通过指针，访问被指向的变量

可以读取myxx = *p;也可以写入*p = ...

要十分谨慎通过指针写入是危险的，这是 C++ 强大的原因，也是 bug 发源地

可以在参数中使用指针

形参是指针类型时，可以改变实参的值我们可以利用这个特性，间接地实现多个返回值。

【示例】 交换连个变量

【示例】 改写三数居中的例子，使用冒泡排序法 冒泡排序：如果相邻的连个元素逆序，则交换它们多次重复这个动作伪代码如下：

可以返回指针类型

避免返回局部变量的地址

当我们拿到返回值的时候，变量 a 已经被释放了。我们的指针指向了已经无效的内存，产生了野指针。这是很常见的bug之源

实时效果反馈

1.对指针类型，说法正确的是？ ____

A 虚拟内存的地址，本质上就是整数

B 对 cpu 的一种特殊的指令

C 程序的特殊区域

D c++语言独有的秘密武器

2. **悬挂指针是怎么产生的？ **

A 一个指针长时间没用，被回收了

B 一个指针指向了无效的内存

C 一个指针，其值为0

D 一个指针，长夜漫漫，黯然神伤

答案

1=>A 2=>B

引用类型

引用在语义上看，是：别名机制 在实现上，被转换为对指针的操作。

变量可以看作是：内存中小盒子，变量名可以看作是盒子的标签引用则可以想象为盒子上的另一个标签 就是说，一个盒子有多少个名字

有了指针，为什么还要引入别名？

为了语义上更清晰，更接近人的思考习惯。【改写】 swap 函数

引用是不能运算的（比如++，--），只能去引用原来的值相当于给“指针”这匹野马，套上约束，使用上更安全。

不存在空引用，但空指针很普遍，是bug之源

创建时初始化，不存在随机垃圾内存现象

引用绑定了一个目标，不能中途更换，指针随便

引用可以作为函数参数，也可以是返回值

当作形参时，可以看作实参的别名当作返回值时，注意不要引用已经释放的变量

返回不存在的对象的引用，与返回不存在的对象的指针，都是典型的错误。

实现多返回

表面上看，c++的函数只能返回一个值，无法实现多值返回。

实际上，我们可以变通。

【示例】通过引用实现返回多个值的效果 编写一个函数，传入a,b，返回a除以b的商，和余数

提示：可以用参数接收返回值。

实时效果反馈

1.引用和指针的关系：

A 引用比指针操作更快

B 引用比指针有更多的操作，功能更强大

C 引用总是比指针更省内存

D 引用比指针更安全，更人性化

2. **哪个==不是==使用引用的优点 **

A 必须初始化，不可能有垃圾值

B 无法更换绑定的变量，防止误操作

C 不能进行++ --的运算，更安全

D 看起来更酷，更唬人

答案

1=>D 2=>D

函数进阶

数学上的函数是：

输入数据 ===> 函数（加工机器） ===>吐出一个值

程序中的函数行为更复杂

主要表现在函数执行时，可能会影响调用者

也叫“副作用”

被调方（callee）如何影响主调方（caller）

返回值

这是最正经的渠道，调用方自己来决定如何使用返回值

可以：

也可以：丢弃

指针参数

参数类型为指针的话，就复杂了，callee 直接操刀。。。

形参是：指针的指针

比如： int** p

这个就更恐怖了，实质与前述相同

形参是：引用

这个看着唬人，实际上最后，还是转换为指针的方案

指针形参

这种方式，好比调用方准备了一个盒子，把盒子地址传过去，被调方往里塞东西

讨饭的例子。。。

其本质是：两个指针指向同一个东西

【示例】数组排序

冒泡排序法

每一趟排序，把最大的归位

核心代码：

指针的指针形参

这是为了修改调用方指针本身（不是指针指向的值），使得它指向所需的内容

【示例】

准备一个整数数组，准备2个指针 p 和 q

调用函数 f 后，使得p指向==第一个==负数，q指向==最后一个==负数

来看调用方

有的人晕车，有的人晕船，。。。

c/c++程序员==不能==晕指针，那好比美丽的鸟儿有==恐高症==。

秘诀：

只要对照这两个例子，找共性。

要回填的值是什么类型？比如是 A

。。。我们要修改A类型的东西。。。那么，要通知别人什么信息？。。。。

传递的参数是什么类型？必然是：A*

当 A = int* 时，我们得到了 int**

实时效果反馈

1.下列关于冒泡排序，说法正确的是____

A 100个元素冒泡排序，共需要比较99次

B 100个元素冒泡排序，需要比较99 + 98 + 97 + ... + 1 次

C 一趟冒泡排序可以找到最大值和最小值

D 完全逆序的数据，需要更多的比较次数

2.示例题目中，我们使用了指针的指针，目的是____

A 让一个指针，指向另一个指针

B 取得指针的地址

C 回填一个指针类型的数据

D 炫耀一下指针的颜值

答案

1=>B 2=>C

数组与指针进阶

子曰：了解事物本质的方法是：观察事物的行为

数组名字的本质

准备两个数组 a, b，一个指针 p

观察下面的实验：

观察如下实验：

结果相同，这三者==等同==不？

观察如下实验：

思考与结论：

数组不会作为整体来==比较==，或者==赋值==，输出的时候，与指针无二

数组名不能被赋值，它只是编译器记录的信息，不是变量。

数组名取大小，包含了数组长度信息；赋值给指针，则==丢掉==了这个信息

数组名取地址，得到一个指向整个数组类型的==指针==

重点：

指针的==值==，决定了它指向哪块数据

指针的==类型==，决定了它的运算行为（比如 +1 的行为）

数组作为参数传递

子曰: 真知来源于实践

做下面的实验：

实参	形参	现象
int a[3]	int * p	可操作，丢失size信息
int a[3]	int p[ ]	与前项同
int a[3]	int p[3]	同前
int a[3]	int p[4]	竟然也可以？？

指针的运算

探究：p + 1 的含义

结论：

p + n 真实的增量是 n * sizeof(单个元素)

指针运算与[ ]运算的等效性

(p + n) === p[n]

p === p[0]

请反复验证:

指针可以当数组用；数组也可以当指针用

子曰：C/C++ 中本没有数组，它只是指针的幻影

拓展：数组引用（用作参数的时候，有区别）

实时效果反馈

1.a是整型数组，int p = a+1 的含义是____*

A 与 int* p = &a[1]; 等同

B 把数组 a 的第二个元素赋值给 p

C 把表示数组的首地址的整数加 1，给了p

D 把数组中的每个元素都加 1, 并把数组地址给 p

2.对于函数 void f(int p[3]), 说法正确的是____

A 调用时，必须传入一个含有三个元素的整型数组

B 函数内部：sizeof(p) 会返回 12

C 函数内部用 *(p+1) = ... 是错误的写法，应该： p[1] = ...

D 调用时，传入任何 int* 类型的实参，都能编译通过

答案

1=>A 2=>D

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