# C++ Pointer 指針簡單入手

主要透過自己的理解，解析行為上的區分使用，能夠比較直觀的知道 \* 跟 &，分別在哪種情況上如何運用，先拋開細項**聲明 (Declaration)**、**定義 (Definition)**、**初始 (Initialization)**、**賦值 (Assignment)**，僅以『聲明』跟『賦值』作為行為兩大點，當然視每個人理解角度，都可以自行重新詮釋。

Reference:
- [Effective C++笔记之一：声明、定义、初始化与赋值](https://blog.csdn.net/caoshangpa/article/details/79431094)

## 辨別 \* 跟 & 行為

將行為拆成『聲明』跟『賦值』這兩點作為切入點。

// 聲明 int a，並且賦值為 10 (即宣告跟定義)。
int a = 10;

### 聲明 (Declaration)

\* 跟 & 在『聲明』的行為如下：

- \*：位址容器 <font color=#EE82EE size=2>(指針即指向)</font>，僅存位址 <font color=#EE82EE size=2>(有幾層就需要聲明幾層 int**~N -> 指針陣列)</font>。
- \* 指針：**int\* aPtr**。
- &：引用值內容 <font color=#EE82EE size=2>(共享位址)</font>，僅引用值，即 Ref = Reference (引用)。
- & 引用：**int& aRef**。

#### 聲明 \* 作為位址容器，額外補充：

以下的 0x 為模擬，不是真實內存位址。

int a = 10;           // 0x1 存放 10
int* aPtr = &a;       // 0x2 存放 0x1
int** aPtr2 = &aPtr;  // 0x3 存放 0x2 (但 0x2 包含 0x1，即兩層位址)

| 變數 | 位址 | 內容 | 備註 |
|:-:|:-:|:-:|:-|
| a | 0x1 | 10 | |
| aPtr (\*) | 0x2 | 0x1 | **內容**能放一層 (0x1) |
| aPtr2 (\*\*) | 0x3 | 0x2 | **內容**能放兩層 (0x2, 0x1) |

> 跟洋蔥一樣，<font color=#ed8a00>如果你願意一層一層，一層的剝開我的心</font> <font color=#008aed size=2>(引用歌詞 - 洋蔥)</font>。
> 這也是 C++ 看到後面頭暈的原因😨。

### 賦值 (Assignment)

\* 跟 & 在『賦值』的行為如下：

- \*：取出位址的內容 <font color=#EE82EE size=2>(可連續，這裡使用"取出"代替"指向"比較好理解)</font>，即 Deref = Dereference (解引用)。
- \* 取址內容：**\*&a** -> 10 〔<font color=#00a33c>通過</font>〕
- &：取出位址 <font color=#EE82EE size=2>(不可連續，但可交互取址，\* 跟 & 相互抵銷)</font>。
- & 取址：**&a** -> **0x7ffd7aee4534** 〔<font color=#00a33c>通過</font>〕。
- \* 跟 & 交互：**&a** -> **0x7ffd7aee4534** -> **\*&a** -> 10 〔<font color=#00a33c>通過</font>〕。
- & 連續：**&&a** 〔<font color=#a3001b>報錯</font>〕。

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## 運行測試

### 測試一

將以上對應的行為觀念套用在「= 等式」的左右行為中 <font color=#FF006F size=2>(左邊行為『聲明』 = 右邊行為『賦值』)</font>。
- 「= 等式」的左邊行為即『聲明』。
- 「= 等式」的右邊行為即『賦值』。


[OnlineGDB C++ Compiler](https://www.onlinegdb.com/online_c++_compiler)

#include <iostream>

int main()
{
    int a = 10;     // 聲明 int a，並且賦值 10。
    int* aPtr = &a; // 聲明 int* aPtr，存放 &a (取址) 位址。
    int& aRef = a;  // 聲明 int& aRef，引用 a 值內容 (共享 a 位址)。

    std::cout << "a -> " << a << std::endl;       // 印出 a 值。
    std::cout << "aPtr -> " << aPtr << std::endl; // 印出 a 址 (point to a)。
    std::cout << "aRef -> " << aRef << std::endl; // 印出 a 值 (ref a)。

    return 0;
}


### 測試二

『賦值』行為即『使用』。

[OnlineGDB C++ Compiler](https://www.onlinegdb.com/online_c++_compiler)

#include <iostream>

int main()
{
    int a = 10;     // 聲明 int a，並且賦值 10。
    int* aPtr = &a; // 聲明 int* aPtr，存放 &a (取址) 位址。
    int& aRef = a;  // 聲明 int& aRef，引用 a 值內容 (共享 a 位址)。

    std::cout << "&a -> " << &a << std::endl;       // 使用 & 取 a 址。
    std::cout << "&aPtr -> " << &aPtr << std::endl; // 使用 & 取 aPtr 址。
    std::cout << "&aRef -> " << &aRef << std::endl; // 使用 & 取 a 址 (ref a)。

    return 0;
}


### 測試三

『賦值』行為即『使用』。

[OnlineGDB C++ Compiler](https://www.onlinegdb.com/online_c++_compiler)

#include <iostream>

int main()
{
    int a = 10;     // 聲明 int a，並且賦值 10。
    int* aPtr = &a; // 聲明 int* aPtr，存放 &a (取址) 位址。
    int& aRef = a;  // 聲明 int& aRef，引用 a 值內容 (共享 a 位址)。

    std::cout << "*&a -> " << *&a << std::endl;         // 使用 & 取 a 址，並且使用 * 取址的內容。
    std::cout << "*&aPtr -> " << *&aPtr << std::endl;   // 使用 & 取 aPtr 址，並且使用 * 取址的內容 (上一層)。
    std::cout << "**&aPtr -> " << **&aPtr << std::endl; // 使用 & 取 aPtr 址，並且使用 ** 取址的內容 (上上一層)。
    std::cout << "*&aRef -> " << *&aRef << std::endl;   // 使用 & 取 a 址 (ref a)，並且使用 * 取址的內容。

    return 0;
}


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## 補充說明

如果要『賦值』記得必須是相同類型，且相同層級。
- 【址】對應【址】

int* ptr;           // 聲明
int** ptr2;         // 聲明
int a = 10;         // 值
int b = 20;         // 值
     
ptr = new int;      // 初始動態分配
// ↑ OR ↓
ptr = &a;           // 址 <-> 址
// ↑ OR ↓     
ptr = &b;           // 址 <-> 址
// ↑ OR ↓
ptr2 = new int*[2]; // 初始動態分配 (指針陣列)  
// ↑ OR ↓
*ptr2 = &a          // 址 <-> 址 (同層)

額外針對【指針陣列】初始方式：

int** ptr2; // 聲明

// 方法一：
// 直接初始指針陣列
 ptr2 = new int*[2] { new int, new int };

// 方法二：
// 為每個指針分配內存 (給每個指針分配一個整數的內存空間)
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
    ptr2[i] = new int;
}

- 【值】對應【值】

int* ptr = new int; // 聲明 + 初始
int a = 10;         // 值
int b = 20;         // 值

*ptr = a;           // 值 <-> 值
// ↑ OR ↓
*ptr = b;           // 值 <-> 值
// ↑ OR ↓
*ptr = 30;          // 值 <-> 值