【指针】指针详解（1）

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前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

欢迎来到本博客，今天我们将深入讨论编程世界中的重要概念之一：指针。指针是一项强大的工具，它不仅允许直接访问内存，还在数据结构、函数和动态内存管理等方面发挥着关键作用。无论你是初学者还是经验丰富的开发者，这篇博客将帮助你理解和掌握指针的核心概念，从基础知识到高级应用，让你更自信地应对编程挑战。让我们开始这段关于指针的探索之旅！

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、指针变量的大小？

前面的内容我们了解到，32位机器假设有32根地址总线，每根地址线出来的电信号转换成数字信号后是1或者0，那我们把32根地址线产生的2进制序列当做一个地址，那么一个地址就是32个bit位，需要4 个字节才能存储。
如果指针变量是用来存放地址的，那么指针变的大小就得是4个字节的空间才可以。
同理64位机器，假设有64根地址线，一个地址就是64个二进制位组成的二进制序列，存储起来就需要 8个字节的空间，指针变的大小就是8个字节。
接下来我们在vs下测试一下32位平台下指针变量的大小

结论：

1. 在32位平台下，地址是32bit，指针变量的大小是4个字节
2. 在64位平台下，地址是64bit，指针变量的大小是8个字节
3. 指针变量的大小与类型无关，只与所处的平台有关，只要是指针变量，在同一个平台下，指针变量的大小都是一样的！

二、viod*指针

在指针类型中有一种特殊的类型是void*，可以理解为无具体类型的指针（或者叫泛型指针），这种类型的指针可以用来接受任意类型地址。但是也有局限性，void*类型的指针不能进行指针的加减运算和解引用运算。
上代码

从编译结果可以看出，虽然类型不一致但是编译器并没有报出警告，说明void*指针确实可以用来接受任意类型的地址

继续看接下来的代码

从结果来看编译器报出了错误，这说明void*类型的指针不能进行指针的加减运算和解引用运算

那么void*的指针到底有什么用呢？
一般void*的指针是使用在函数参数部分的，用来接收不同类型数据的地址，这样的设计可以实现泛型编程的效果。使得一个函数可以处理多种类型的数据。

三、const修饰指针

先上结论

1. const如果放在*的左边，修饰的是指针所指向的内容，保证指针所指向的内容不能通过指针来改变。
2. const如果放在*的右边，修饰的是指针变量本身，保证了指针变量的内容是不能够被修改的，但是指针变量所指向的内容，可以通过指针改变

代码说明结论如下

以上可以说明，确实被const修饰的部分是不能被改变的。

修饰的是指针变量所指向的内容，那么内容不能改变，但是指针变量本身可以改变。
修饰的是指针变量本身，那么指针变量本身不能改变，而指针变量所指向的内容可以改变。

四、野指针问题

野指针的概念：

野指针是指在程序中持有一段内存地址，但该地址并未有效指向任何已分配的内存。换句话说，野指针是指向无效、未知或已释放内存的指针。

产生野指针的原因：

• 悬挂指针： 当指针指向的内存已经被释放，但指针本身未被置为 nullptr 或 NULL。在这种情况下，该指针就成为悬挂指针。

• 未初始化的指针： 指针变量被声明但未初始化，其值为随机值，可能是一个未知的内存地址，使用时会导致问题。

• 指针越界： 当指针超出了它所指向的内存块范围，可能导致访问未知内存区域。

如何避免野指针

规避野指针是编程中非常重要的一项任务，以下是解决办法

1. 初始化指针： 声明指针时立即进行初始化，将其设置为 nullptr（C++11及以后版本）或 NULL（之前版本）。这有助于防止未初始化的指针成为野指针。

   int *ptr = nullptr; // C++11及以后版本
   // 或者
   int *ptr = NULL; // 之前版本
   

2. 智能指针： 使用智能指针（如std::shared_ptr和std::unique_ptr）来管理内存。这些智能指针具有自动内存管理的特性，会在不再需要时自动释放内存，从而减少手动管理内存的机会。

   #include 
   
   std::shared_ptr<int> smartPtr = std::make_shared<int>(42);
   

3. 避免悬挂指针： 在释放内存后，及时将指针置为 nullptr 或 NULL，以避免悬挂指针问题。

   delete ptr;
   ptr = nullptr;
   

4. RAII（资源获取即初始化）： 尽量使用 RAII 原则，即资源的生命周期由对象的生命周期来管理。通过将资源的分配和释放封装在对象中，可以避免手动管理资源，减少野指针的机会。

   class ResourceHolder {
   public:
       ResourceHolder() {
           resourcePtr = new int;
       }
   
       ~ResourceHolder() {
           delete resourcePtr;
       }
   
   private:
       int* resourcePtr;
   };
   

5. 空指针检查： 在使用指针之前，先进行空指针检查，确保指针不为 nullptr 或 NULL。

   if (ptr != nullptr) {
       // 安全使用指针
   }
   

6. 避免指针操作： 尽量避免使用裸指针进行手动的内存操作。如果必须使用指针，确保进行越界检查和合法性验证。

7. 谨慎使用数组指针： 如果使用数组指针，确保不会越界访问数组元素，以免出现野指针。

总结

指针作为一项强大工具，不仅能够提高代码的效率，还为解决复杂问题提供了灵活性。希望这篇博客能够帮助你深入理解并更好地运用指针在编程中。