《指針和引用》課件

《指針和引用》課程目標(biāo)理解指針的概念了解指針的本質(zhì)、用途和局限性。掌握指針的操作學(xué)習(xí)指針的聲明、初始化、運(yùn)算和間接訪問。熟悉指針與數(shù)組、字符串的聯(lián)系了解指針在處理數(shù)組和字符串時(shí)的應(yīng)用。什么是指針內(nèi)存地址指針是存儲(chǔ)內(nèi)存地址的變量。直接訪問指針允許程序直接訪問和操作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型指針可以指向不同類型的數(shù)據(jù)，例如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)或字符串。指針的聲明和初始化數(shù)據(jù)類型指針必須聲明其指向的數(shù)據(jù)類型。變量名指針變量的名稱。地址符(&)獲取變量的內(nèi)存地址。指針的運(yùn)算1加減運(yùn)算指針可以進(jìn)行加減運(yùn)算，但加減的是地址偏移量，而非數(shù)值。2比較運(yùn)算指針可以進(jìn)行比較運(yùn)算，比較的是指向的地址大小。3賦值運(yùn)算指針可以進(jìn)行賦值運(yùn)算，將一個(gè)指針指向另一個(gè)指針指向的地址。指針的間接訪問1解引用運(yùn)算符使用星號(hào)(*)獲取指針指向的內(nèi)存地址的值。2示例int*ptr=#intvalue=*ptr;3間接訪問通過指針修改指針指向的內(nèi)存地址的值。指針和數(shù)組數(shù)組元素地址數(shù)組名代表數(shù)組首元素的地址，也就是第一個(gè)元素的內(nèi)存地址。指針訪問元素使用指針訪問數(shù)組元素時(shí)，指針指向特定元素的地址，可以通過解引用運(yùn)算符(*)獲取元素值。指針與字符串1字符串指針指針可以指向字符串的第一個(gè)字符。指針可以用來訪問字符串中的字符，也可以用來改變字符串的內(nèi)容。2字符數(shù)組字符數(shù)組可以用來存儲(chǔ)字符串。指針可以指向字符數(shù)組的第一個(gè)元素，從而訪問字符串中的所有字符。3字符串函數(shù)C語言提供了一系列字符串函數(shù)，這些函數(shù)可以用來操作字符串。指針可以與字符串函數(shù)一起使用，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的字符串操作。二級(jí)指針二級(jí)指針是指向指針的指針。它存儲(chǔ)了另一個(gè)指針的地址。使用兩個(gè)星號(hào)(*)聲明二級(jí)指針：int**ptr;二級(jí)指針可以用來訪問指針指向的變量的值，以及修改指針本身的值。例如：inta=10;int*p=&a;int**q=&p;這里q是二級(jí)指針，它指向p指針，而p指向a變量。什么是引用引用是C++中的一種別名機(jī)制，它為已存在的變量創(chuàng)建了一個(gè)新的名字。引用就像一個(gè)變量的別名，它直接指向變量本身，而不是指向變量的內(nèi)存地址。引用在使用上與變量類似，但它不能獨(dú)立存在，必須綁定到一個(gè)已存在的變量上。引用的聲明和初始化1語法數(shù)據(jù)類型&引用名=變量名;2示例int&ref=num;3注意事項(xiàng)必須在初始化時(shí)綁定變量引用的應(yīng)用作為函數(shù)參數(shù)，提高效率和安全性。避免指針的復(fù)雜性和潛在風(fēng)險(xiǎn)。簡(jiǎn)化代碼，提高可讀性和維護(hù)性。指針和引用的區(qū)別指針是存儲(chǔ)地址的變量，引用是對(duì)象的別名。指針可以為空，引用必須初始化，不能為null。指針有大小，引用沒有大小，它的大小與所引用的對(duì)象相同。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配內(nèi)存管理在程序運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，而不是在編譯時(shí)。靈活性程序可以根據(jù)需要分配和釋放內(nèi)存，可以處理未知大小的數(shù)據(jù)。指針使用指針來管理動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存地址。new和delete運(yùn)算符1new運(yùn)算符在堆上動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存。2delete運(yùn)算符釋放堆上分配的內(nèi)存。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配示例使用`new`運(yùn)算符分配內(nèi)存，并使用`delete`運(yùn)算符釋放內(nèi)存。示例代碼：int*ptr=newint;*ptr=10;deleteptr;該代碼示例展示了如何動(dòng)態(tài)分配一個(gè)整數(shù)類型的內(nèi)存空間，并將值10存儲(chǔ)到該內(nèi)存空間。最后使用`delete`運(yùn)算符釋放分配的內(nèi)存。函數(shù)中的指針1傳遞指針將指針作為參數(shù)傳遞給函數(shù)，可以修改函數(shù)外部的變量值。2返回指針函數(shù)可以返回指向變量或內(nèi)存塊的指針。3指針數(shù)組數(shù)組中的每個(gè)元素都是指針，指向不同的內(nèi)存地址。函數(shù)中的指針使代碼更靈活，可以操作變量的內(nèi)存地址，并傳遞指向數(shù)據(jù)的引用。函數(shù)中的引用1傳遞引用通過引用傳遞參數(shù)可以讓函數(shù)直接修改原始變量的值，避免了對(duì)原始變量的復(fù)制，提高了效率。2避免復(fù)制引用作為函數(shù)參數(shù)時(shí)，實(shí)際上是傳遞了原始變量的地址，因此不會(huì)進(jìn)行復(fù)制，節(jié)省了內(nèi)存空間。3增強(qiáng)靈活性使用引用可以方便地修改多個(gè)變量的值，例如在交換兩個(gè)變量的值時(shí)。指針作為函數(shù)參數(shù)傳遞地址函數(shù)參數(shù)可以是指針類型，這樣可以將變量的地址傳遞給函數(shù)。修改原值函數(shù)可以通過指針修改原始變量的值，這使函數(shù)可以對(duì)外部數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配指針作為參數(shù)可以方便地傳遞動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存地址，用于管理動(dòng)態(tài)內(nèi)存。引用作為函數(shù)參數(shù)傳遞參數(shù)使用引用傳遞參數(shù)，可以將函數(shù)內(nèi)部的修改直接反映到調(diào)用函數(shù)的變量上。提高效率避免了復(fù)制大型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了內(nèi)存和時(shí)間。清晰代碼代碼更易讀，因?yàn)閰?shù)的修改可以直接在函數(shù)內(nèi)部完成。數(shù)組和指針的關(guān)系數(shù)組名作為指針數(shù)組名可以作為指針使用，指向數(shù)組的第一個(gè)元素。指針運(yùn)算與數(shù)組下標(biāo)指針加減運(yùn)算可以訪問數(shù)組中的元素，等效于使用數(shù)組下標(biāo)。指針和引用的安全性指針和引用提供對(duì)內(nèi)存的直接訪問，但也可能導(dǎo)致安全問題。使用指針時(shí)，要格外小心內(nèi)存越界和野指針問題。引用可以避免懸掛指針，但也不能完全杜絕內(nèi)存泄漏問題。指針的常見陷阱空指針訪問空指針會(huì)導(dǎo)致程序崩潰。使用前必須初始化或檢查指針是否為空。野指針野指針指向已釋放的內(nèi)存，使用會(huì)導(dǎo)致程序崩潰。使用前必須檢查指針是否有效。內(nèi)存泄漏沒有釋放動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，最終導(dǎo)致程序性能下降甚至崩潰。指針越界訪問數(shù)組越界會(huì)導(dǎo)致程序崩潰，因?yàn)橹羔樋赡軙?huì)訪問到不應(yīng)該訪問的內(nèi)存區(qū)域。引用的常見陷阱1懸空引用引用必須初始化，否則會(huì)造成懸空引用，導(dǎo)致程序崩潰。2無法修改引用引用本身不能被修改，只能修改它所引用的對(duì)象的值。3引用和指針混淆引用與指針有區(qū)別，不可混淆使用。指針和引用的最佳實(shí)踐選擇合適的工具根據(jù)需要選擇指針或引用，考慮其優(yōu)缺點(diǎn)。避免懸垂指針確保指針始終指向有效內(nèi)存，避免訪問已釋放的內(nèi)存。謹(jǐn)慎使用指針運(yùn)算指針運(yùn)算需要小心，避免越界訪問，確保指針指向有效內(nèi)存。使用const關(guān)鍵字使用const關(guān)鍵字修飾指針或引用，防止意外修改指向的值。實(shí)際編程案例1使用指針來實(shí)現(xiàn)鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并演示如何使用指針來遍歷鏈表。此案例可以幫助理解指針的實(shí)際應(yīng)用以及指針在動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配中的重要性。實(shí)際編程案例2使用指針來實(shí)現(xiàn)字符串的逆序操作，即把字符串中的字符順序反轉(zhuǎn)。例如，將字符串"hello"逆序?yàn)?olleh"。指針可以指向字符串的第一個(gè)字符，然后通過指針移動(dòng)來訪問字符串中的其他字符。通過循環(huán)遍歷字符串，將每個(gè)字符與字符串末尾的字符交換，即可實(shí)現(xiàn)逆序操作。實(shí)際編程案例3鏈表操作使用指針實(shí)現(xiàn)鏈表的插入、刪除、遍歷等操作函數(shù)參數(shù)傳遞使用引用傳遞參