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指標 & 參照

2021/11/05 電算社第七堂社課

記憶體

是電腦儲存變數值的地方，
可以把它想像成是一個很長的紙帶
上面有很多連續的格子，每一個格子有連續的編號

每個格子是 1 bit（0 or 1）
8 個 bit 組成 1 byte

指標 Pointer

指標是一種變數，
裡面存放一個變數的第一個記憶體位置(address)
可以視為它是"指向該變數的變數"

宣告

int *ptr;

指向(賦值)




int a = 100;
int *ptr = &a; //宣告一個指標ptr，指向 a 的記憶體位置
//&是取址的意思，也就是取得a的記憶體位址





//或者是
int *ptr;
int b = 100;
ptr = &b; //宣告一個指標ptr，指向 b 的記憶體位置

取值






int a = 100;
int *ptr = &a;
cout << ptr << " 、 " << *ptr << endl; 
//*ptr可以知道ptr指向的變數的值
//輸出結果 : a的記憶體位置 、 100

改值








int a = 100;
int *ptr = &a;
cout << ptr << " 、 " << *ptr << endl;
//輸出結果 : a的記憶體位置 、 100
*ptr = 110; //它會直接更動指向的變數(a)的值
cout << ptr << " 、 " << *ptr << endl;
//輸出結果 : a的記憶體位置 、 110

小差異(常用錯！！)







int a = 10, b = 20;
int *ptr = &a; //ptr這個指標指向a
ptr = &b; //現在改成指向b

*ptr = a; 
//這個跟上一行不一樣，ptr仍舊指向b，但是b的值被改為與a相同

reference（參照）

reference可以理解成是一個變數的別名
它不像指標會儲存記憶體位置
他反而可以直接操控該變數




int a = 10;
int &b = a; 
//宣告一個reference b，指向a，想像它是a的綽號

應用







int a = 10;
int &b = a;
cout << a << ' ' << b << endl; //輸出 10 10

b = 100; //會間接讓a也變成100
cout << a << ' ' << b << endl; //輸出 100 100

指標 vs 參照

直接看例子吧:D























#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    //宣告
    int a = 2;
    int *pt = &a; // pt是一個指標變數，存取a的記憶體位置
    int &r = a; // r是一個參照，為a的綽號
    
    cout << a; // 2
    cout << &a; // a的記憶體位置
    cout << *&a; // 2
    
    cout << pt; // a的記憶體位置
    cout << &pt; // pt的記憶體位置
    cout << *pt; // 2
    
    cout << r; // 2
    cout << &r; // a的記憶體位置
    cout << *&r; // 2
    
    return 0;
}

函式

call by value & call by address & call by reference

call by value

call by value就是傳值的意思，
呼叫變數時是複製一份數值，
而非將記憶體連動過去
上一堂課中的那些引數都是 call by value

Example：














#include <iostream>
using namespace std;
void add(int value_a){
    value_a++;
    cout << value_a << '\n'; //2
}
int main(){
    int a = 1;
    add(a);
    cout << a; // 1
    return 0;
}
//上面的函式將a的數值複製一份到value_a，所以改變value_a的值並不會改變a的值

那如果想改變值的話該怎麼辦呢
這時候就必須回傳












#include <iostream>
using namespace std;
int add(int value_a){
    value_a++;
    return value_a; 
}
int main(){
    int a = 1;
    cout << add(a); // 2
    return 0;
}

call by address

call by address 就是傳指標，傳到函式時用指標連動到原先的變數，所以改變指標時原先的值也會改變

Example：














#include<iostream>
using namespace std;
void add(int *pointer_a){
    (*pointer_a)++; //記得加()，因為 ++ 的優先度高於取值(*)
}
int main(){
    int a = 1;
    add(&a); //記住要傳的是 a 的位置
    cout << a; // 2
    return 0;
}
//pointer_a  是個指向 a 記憶體位置的指標
//所以改變 pointer_a 的值 a 也會變

call by reference

call by reference就是傳參照，呼叫變數時會直接連動記憶體，所以改變值時原變數的值也會跟著改變

Example：














#include <iostream>
using namespace std;
void add(int &reference_a){
    reference_a++;
}
int main(){
    int a = 1;
    add(a);
    cout << a; // 2
    return 0;
}
//reference_a和a的記憶體位置是共用的
//所以改變reference_a的值也就改變了a的值

小練習

試著做出一個可以調換數值的函式吧，規定此函式回傳值必須為void，且輸出必須放在main函式中

輸入說明：輸入兩個數a, b
輸出說明：輸出a, b調換數值後的結果

範例輸入：1 2
範例輸出：2 1

我是防雷頁:D

常見錯誤
















#include <iostream>
using namespace std;
void swap(int a, int b){
    int t = a;
    a = b;
    b = t;
}
int main(){
    int a, b;
    cin >> a >> b;
    swap(a, b);
    cout << a << b;
    return 0;
}
//call by value的函式會複製一份數值進去函式，所以不會改變原來的值

解答(call by address)















#include <iostream>
using namespace std;
void swap(int *a, int *b){
	int t = *a;
	*a = *b;
	*b = t;
}
int main(){
	int a, b;
	cin >> a >> b;
	swap(&a, &b);
	cout << a << ' ' << b;
	return 0;
}

解答(call by reference)















#include <iostream>
using namespace std;
void swap(int &a, int &b){
    int t = a;
    a = b;
    b = t;
}
int main(){
    int a, b;
    cin >> a >> b;
    swap(a, b);
    cout << a << ' ' << b;
    return 0;
}
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