C++ 入門指南 V2.00 - 單元 4 - 指標與參考

指標 (pointer) 儲存變數 (variable) 的記憶體位址 (address) ，參考 (reference) 則是變數的別名 (alias)

C++ 中，除了基本內建型態與指標外，其他的變數大都可看作是物件，指標是承接自 C 語言儲存記憶體位址的概念，如果指標運用得宜就可以寫出相當有效率的程式。

由於指標是儲存記憶體位址的資料型態，因此都可用指標指向基本內建型態或物件。宣告 (declare) 指標變數使用星號運算子，舉例如下

001	#include <iostream>
002
003	using namespace std;
004
005	int main(void) {
006	// 設定 n 為整數 11
007	int n = 11;
008	cout << n << endl;
009
010	// 設定 nPtr 為指向 n 的指標
011	int *np = &n; // & 是取址運算子
012	cout << np << endl;
013
014	// 設定 t 取得從 np 位址指向的值
015	int t = *np; // * 是反參考運算子
016	cout << t << endl;
017
018	return 0;
019	}
020
021	/* 檔名: pointer_demo.cpp
022	作者: Kaiching Chang
023	時間: 2014-5 */

這個例子中，我們先宣告整數變數 n ，並且設定為 11

006	// 設定 n 為整數 11
007	int n = 11;
008	cout << n << endl;

然後用 np 取得 n 的記憶體位址。須留意 np 的前面（等號左邊）加星號表示是指標，而這個星號運算子 * 用為宣告指標，指標的型態 (type) 必須與取得記憶體位置變數的型態相符，等號右邊則是利用取址運算子 (address-of operator) & 取得變數 n 的記憶體位置

010	// 設定 nPtr 為指向 n 的指標
011	int *np = &n; // & 是取址運算子
012	cout << np << endl;

下面則是利用反參考運算子 (dereference operator) ，同樣是星號 * ，但是出現在等號的右邊，由 t 取得 np 所儲存記憶體位置變數的值，這裡 np 儲存的是 n 的記憶體位址， n 的值為整數 11

014	// 設定 t 取得從 nPtr 位址指向的值
015	int t = *np; // * 是反參考運算子
016	cout << t << endl;

會不會有點霧沙沙的呢？來編譯執行看看囉

指標就是儲存某個物件的記憶體位址，取址運算子用來取得變數或物件的記憶體位址，至於反參考運算子可從指標取得指向物件的值。

腦袋有沒有比較清楚了呢？大型程式常常上上下下、左左右右都是 * 或 & ，我們在這裡先把這個容易搞混的地方用簡單的例子說明，另舉一個例子如下，連帶介紹參考 (reference) 與 new 關鍵字 (keyword)

001	#include <iostream>
002	#include <string>
003
004	using namespace std;
005
006	int main(void) {
007	// a 為字串變數
008	string a = "There is no spoon.";
009	cout << a << endl;
010
011	// b 為對 a 的指標
012	string *b = &a;
013	cout << b << endl;
014
015	// c 為對 a 的參考
016	string &c = a;
017	cout << c << endl;
018
019	// d 為另一個指標
020	string *d = new string("There is no spoon.");
021	cout << d << endl;
022
023	return 0;
024	}
025
026	/* 檔名: pointer_demo2.cpp
027	作者: Kaiching Chang
028	時間: 2014-5 */

宣告參考變數用到與取址運算子相同的 & ，但這出現在等號的左邊

015	// c 為對 a 的參考
016	string &c = a;
017	cout << c << endl;

簡單來說，參考只是個別名，這個例子 c 與 a 都是相同的字串 (string) 物件 (object) 。

下面用 new 建立新的字串物件， new 建立的物件就必須放在指標之中

019	// d 為另一個指標
020	string *d = new string("There is no spoon.");
021	cout << d << endl;

new 與指標為建立物件的另外一種方式，此例編譯執行結果如下

總和以上來說， & 出現在等號左邊時用為宣告參考，出現在等號右邊是當作取址運算子，而 * 出現在等號左邊時用為宣告指標，出現在等號右邊則是反參考運算子。

有清楚了嗎？不過 & 跟 * 還有其他用法唷！碰到再介紹好了，接下來我們先來談談變數命名規則。

中英文術語對照

指標	pointer
變數	variable
位址	address
參考	reference
別名	alias
宣告	declare
型態	type
取址運算子	address-of operator
反參考運算子	dereference operator
參考	reference
關鍵字	keyword
字串	string
物件	object

重點整理

1. 指標用來儲存記憶體位址，宣告指標變數使用 * 運算子，可用取址運算子 & 取得記憶體位址。
2. 參考是變數的別名，宣告參考使用 & 符號。
3. 若用指標指向物件，新建物件須用 new 關鍵字及建構函數初始化物件，字串則可用字面常數的形式直接指派。

問題與討論

1. 為什麼指標運用得宜，可以寫出相當有效率的程式？
2. 反參考運算子用於指標所指向變數的值，是否也可以用於設定指標所指向變數的值呢？
3. 參考的用途為何？指標跟參考可以互相替代嗎？

練習

1. 寫一個程式 exercise0401.cpp ，先宣告一個 int 型態的變數 a ，並將 a 的值設定為 1 ，然後用指標 pa 取得 a 的記憶體位址。
2. 承上題，另寫一個程式 exercise0402.cpp，除了加入 exercise0401.cpp 的內容外，繼續加入一行 *pa = 2; ，觀察 a 的值是否有改變。
3. 承上題，另寫一個程式 exercise0403.cpp，除了加入 exercise0402.cpp 的內容外，繼續加入一個參考變數 ra ，以 ra 當作 a 的別名。
4. 承上題，另寫一個程式 exercise0404.cpp，除了加入 exercise0403.cpp 的內容外，並將 ra 更改為 3 ，觀察 a 的值是否有改變。

the end