[C++ 入門] 3. 指標與參照

在開始前先看一段程式碼：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 87, b;
    b = a;
    a = 69;
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << '\n';
    return 0;
}

指標#

指標向來被視為 C/C++ 中令人聞風喪膽的魔王 (? 其實我覺得沒那麼恐怖。簡單而言，一個變數的指標，就是其在記憶體的地址。看看下面的例子：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int n = 87, *ptr = &n;
    cout << "n = " << n << ", &n = " << &n << '\n'
         << "ptr = " << ptr << ", *ptr = " << *ptr << '\n';
    return 0;
}

注意到第七行 int *ptr = &n, 我們在變數名稱前加上 * 宣告一個整數的指標變數，透過在 n 前方加上 & 取得 n 的記憶體位置並使 ptr 指向 n. 接著第八行我們輸出 n 值與其記憶體位置，最後輸出 ptr 指向的位置及利用 * 取得其指向的內容。 這次我們修改 n 的值，會發現連帶地 ptr 所指向的值當然也隨之變化。所以指標第一個麻煩的地方，就是，* 既拿來做為宣告指標，又用作解析指標的內容。

const T\*, T\* const, const T\* const#

前面我們有介紹過常數變數，不知道還有迷有印象？？沒有也沒關係喇 這邊就隨便帶一下，const T\* ptr0; 是常數變數的指標，它自身指向某個常數變數，但它不是常數，所以它可以被修改，指向別的常數變數；T\* const ptr1; 是變數的常數指標，它自身是常數，因此它初始化指向一個變數後，就不能再指向其他變數，但那個變數當然還是可以被修改；const T\* const ptr2; 是常數變數的常數指標，它自身是常數，因此它初始化指向一個常數後，就不能再指向其他常數，而且那個常數當然不能被修改。

到這邊暈惹嗎？？舉個例子好惹： 這邊可能需要慢慢體會。

指標的指標的… & MISC#

指標除惹指向整數、浮點數、字元等等基本型別，當然還可以指向另一個指標，怎麼樣，好玩吧？？

注意到各種整數、浮點數、字元、指標的指標等等其實殊途同歸，本質上是一樣的，都是關於記憶體位置的變數，你可以用介紹過的 sizeof() 確認看看。非常危險地，它們彼此之間是可以互相轉換的，更概括的說，所有指標都可以被視為 void *, 需要強調型別的原因是因為不同型別記憶體儲存的內容當然不一樣，錯誤的解析會引發 Undefined Behaviors.

另外，當我們宣告一個指標，在確定它指向誰之前，不應該去嘗試存取它的值，這同樣是非常危險的。C 傳統上以 NULL 這個巨集表示空指標，通常會被展開為 0, 但還是需要小心使用；C++11 新推出的 nullptr 是個好東西，請多愛用它。

最後，指標還有許多妙用，是陣列、字串及動態配置記憶體的基礎，也是 C++ STL iterator 的精神，等到我們遇見函式在來介紹函式指標吧。

成大教授好文推介。

參照#

指標這種直接碰觸到記憶體的操作，是比較底層、低階的，雖然非常方便同時也十分不安全，因此現代高階語言多半使用參照這個技巧，或譯為參考。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 87, &b = a;
    a = 69;
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << '\n';
    b = 426;
    cout << "a = " << a << ", b = " << b << '\n';
    return 0;
}

在 int &b = a; 這行，我們用 &b 表示 b 是個參照，參考到 a 的值，因此當 a 修改時，b 也會隨之更動；同樣地，當 b 修改時，a 也會隨之更動。

實務上，參照的實作通常就是指標，雖然比較安全，但也少惹許多彈性，包括一定要立即初始化且無法改參考其他的變數。

另外 C++11 新增惹 r-value reference, 不過我們應該很久以後才會討論它。