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指標 pointer 基礎認識(一)

• 指標 pointer 基礎認識(一)
  • 前言
  • 講解影片(還沒錄)
  • 基本觀念釐清: 何為變數、何為變數值、何為指標、如何取址
    • 變數
    • 指標
    • 取址與參考變數大不同!!
  • 何為指標變數(pointer variable)?
    • 如何宣告、初始化、設值給指標變數
  • 如何取值? 取出誰的值?
  • 小總結整理
  • Reference 由淺入深

前言

指標可以說是 C++ 的超級大魔王，指標變數怎麼指、到底指到誰身上、記憶體位置到底存誰的，概念是有點難理解的，到了大四我仍沒辦法完全搞懂他，但我一定會盡全力把該學到的講給你們聽，同時去看 reference 多參考網路上多位大神的解釋會更好。

參考資料二非常建議閱讀!!

講解影片(還沒錄)

基本觀念釐清: 何為變數、何為變數值、何為指標、如何取址

甚麼樣的資料型態(變數型態)存什麼樣的資料，這個大前提請千萬不要忘記

變數

變數由四個最重要的東西所組成，分別是變數型態、變數值、變數名稱、變數位址，請看以下表格與說明。

變數型態	變數位址	變數值	變數名稱
int	0x6ffe08	9	a1
string	0x6ffe00	Orange	s1
double	0x6ffdf8	7.3	d1
float	0x6ffdf4	6.5f	f1

• 變數位址
  • 在你程式執行後，變數儲存在記憶體的位置
• 變數值
  • 該變數儲存的值，int 存整數，string 存字串
• 變數名稱
  • 使用者對變數做一個自定義名字的動作

而根據你的型態不同，所需的記憶體用量也不同，以整數為例，一個整數就是佔 4 bytes 的空間。

指標

變數位址負責讓你找到你的這個變數在電腦的哪裡，而變數位址就是變數的指標!簡單的說，變數的位址就是「指向該變數的指標」。這句話很重要!!

而這邊說的是指標，而不是指標變數，請不要把兩者混為一談哦!!!

取址與參考變數大不同!!

那既然我們這麼大費周章地跟你說了變數位址，自然就是可以被拿來用的東西，未來我們可以親自的來操控記憶體，那既然要操控，我們就要取得他。

要做到取得記憶體位址，需要利用取址運算子「&」，透過在變數前面加上這個符號以取得變數的記憶體位址。

• 要取得位置，取址運算子請一定是與宣告分開的哦!

  ​int a = 5;
  ​cout << &a; //印出 a 的記憶體位址
  

• 請注意，請千萬不要像下面這樣寫!!!

  ​int &a = 5; // 程式會報錯，Error
  

  還記得我們有教過如何宣告參考變數 (reference variable)，你可以為變數取一個別 名，所以你在變數宣告的時候這樣寫，是告訴程式說你宣告一個參考變數，並不是取 得一個變數所在的記憶體位置哦!
  然而上面這樣寫也不是正確的參考變數宣告，參考變數是為「一個變數」取別名，然而你指派常數給他，是錯誤的，參考變數的宣告一定要接受「變數」，像這樣。

  ​int a = 5;
  ​int &a_new = a;
  

何為指標變數(pointer variable)?

上面都可以的話接下來來真的談談指標變數吧!

前面已經強調，指標(pointer)就是某個變數的記憶體位址，而指標變數(pointer variable)，則是「用來存放指標的變數」。

有點文字遊戲對吧，所以我們先從前面來。

整數變數儲存整數
浮點數變數儲存浮點數
字串變數儲存字串
字元變數儲存字元

那指標變數儲存甚麼?
儲存指標!!!
Orange

如何宣告、初始化、設值給指標變數

如果對於指標變數儲存的東西到底是甚麼你已經理解了，接下來來看看如何宣告他。

• 全新符號 * ，其有兩種意義
  • 指標
    • 在變數宣告時出現，是為了宣告指標
    • 告訴程式此變數是一個「指標變數」
    • 其內容存的是一個記憶體位址
  • 取值運算子(Dereference operator)
    • 在宣告以外的場合出現，是為了取出指標所指向的位址的值
    • 依照變數所存的記憶體位址，去那個位址把資料取出來

int a = 5; // 假設位於 0x6ffe0c
int *p1; // 宣告不給值，之後才給值
p1 = &a; // 把 a 變數的位址 0x6ffe0c 存到 p1 內
**-----------我是分隔線------------**
int *p1 = &a; // 宣告即給值，把 a 變數的位址 0x6ffe0c 存到 p1 內

指標變數的宣告方式呢，是在變數型態跟名稱中間加上一個 * 號，這樣就是宣告指標變數，而因為他必須接受一個記憶體位址，所以你只能要傳位址給他。

透過上文我們已經知道指標變數儲存指標，而指標又是指一個變數的記憶體位址，所以對於 p1 這個指標變數，就是存變數 a 的記憶體位址。示意圖如下:

而今天一個變數如果他被宣告，他會需要記憶體去儲存他，所以指標變數本身需要一個記憶體，而他裡面儲存的是一個指標(記憶體位址)。

學這邊真的在玩繞口令…
Orange

如何取值? 取出誰的值?

針對一般的整數變數、字串變數，要取值時我們都只要打他的名字即可，指標變數也同理，如果要取出他儲存的變數值，也是打他的名字。

int a = 5;
cout << "[整數]變數 a 所儲存的[整數]: " << a << endl; //印出 a 就是一種取值了哦!
cout << "[整數]變數 a 所處的記憶體位址(也就是指標): " << &a << endl;
int *p1 = &a;
cout << "[指標]變數 p1 所儲存的[指標](指標變數存記憶體位址): " << p1 << endl;
cout << "[指標]變數本身所屬的記憶體位址: " << &p1 << endl;
cout << "[指標]變數 p1 所儲存的[指標]指向的值: " << *p1 << endl;

相信看到這裡你已經知道我們說的指標變數取值是取出誰的值了!就是指標變數所儲存的指標指向的值!!! 用一張圖可以這樣解釋(紅筆對紅筆，藍筆對藍筆)。

最後一個最重要的提醒，指標跟指標變數是兩個完全不一樣的東西，請你一定要搞清楚，不然進入雙重指標就再見了哦!

指標是_________?
指標變數是__________?
大家自己填空想想看吧，忘了麻煩一定要往上回去看!
Orange

小總結整理

• 指標的宣告
  • type *name;
  • type *name = address;
  • type *name1, *name2, *name3;
• 指標的取值
  1. 指標變數如同一般的變數，取值就是打名字(取出這個指標變數儲存的位址(指標))
     • name
  2. 存取指標變數儲存的位址所指向的記憶體空間所儲存的值，在前面加上米字號，切記與宣告不同!
     • *name
• 如何取址
  • 在任何的變數面前加上 &
    • 切記不能在宣告的時候加
  • 可以把一個指標變數儲存的指標給另一個指標變數
    • name1 = name2
    • 把 name2 指標變數儲存的記憶體位址也給 name1
      所以現在兩個指標變數內都存相同的記憶體位址

Reference 由淺入深

越上面越簡單

參考 - 1
參考 - 2 雖然是用 C 語言(不是 C++)，但概念一模一樣，可專注在內文
參考 - 3

比較難的參考資料
丁培毅老師