EasyC++16，指针初探（二）

作者 | 梁唐

大家好，我是梁唐。

这是EasyC++系列的第16篇，咱们继续聊聊C++中的指针。

指针初探（二）

危险的case

指针由于能够操作内存，所以如果使用的时候不够仔细，很容易引发一些意想不到的错误。

C++ Primer当中给了这样一个例子：

int *ptr;
*ptr = 2333;

在这段代码当中我们声明了一个int型的指针，并且将它指向了2333。然而，这里有一个问题，我们在声明指针的时候并没有进行初始化。没有初始化的指针并不为空，而是指向一个未知的地方。如果说它指向的是一个常量1200的地址，我们让它等于2333，那么之后当我们使用1200这个常量的时候，得到的结果都是2333。

更可怕的是，整个过程非常地隐蔽，很难察觉。debug的时候会令人抓狂。

所以千万不要修改一个没有初始化的指针指向的值。

指针和数字

C++ Primer当中还给了另外一个例子，当我们输出指针的时候，得到的是一串十六进制的数。那我们能不能反过来将一个十六进制的数赋值给指针呢？

int *p;
p = 0xB8000000;

答案是不行，因为类型不一致。虽然我们打印指针的时候看起来得到是十六进制数，但它的类型其实是指针类型，而不是整数类型。所以我们将一个整数赋值给一个指针是不行的，如果非要赋值，必须要进行类型转换。

int *p;
p = (int*) 0xB8000000;

但是这一转换之后显然又出现了一个问题，我们知道0xB8000000这个地址指向哪里么？显然不知道，自然也就说不清改了这里的值之后会引发什么结果。

所以虽然这么做可行，但也强烈不建议这样干。

new操作

前文说过使用指针有一个非常大的好处就是可以在程序运行的时候，动态分配内存。其实在C语言当中也有类似的功能，可以使用malloc来分配内存。不过在C++当中有了更好用的运算符——new。

比如我们要动态创建一个int类型的变量，可以这样写：

int *ptr = new int;

new运算符根据之后的类型确定需要的内存大小，找到这样的内存之后，返回地址。刚好指针接收的值就是内存地址，因此刚好可以完成这样的赋值操作。

上面的代码也可以写成这样：

int a;
int *ptr = &a;

这两者有什么区别呢？表面上看没有区别，都是创建了一个int类型的变量。只不过第二种写法除了可以使用指针ptr之外，还可以使用变量名a来访问这个int。

但实际上这两者的内部实现完全不同，我们直接通过变量名创建的变量它的值会被存储在栈内存当中，而通过new创建的对象则被存储在堆内存当中。栈内存是由系统自动分配，而堆内存则是由程序员进行申请使用。这两者的内存模型是完全不同的，我们会在之后的文章详细地讨论这点。目前简单来理解的话，就是堆内存更加灵活，它的空间也更大，可以存储下更大的数据。

delete操作

有了动态创建，自然也就有动态删除，所以C++当中有一个delete操作和new相对应。

delete运算符可以在变量使用结束之后，将内存归还给内存池。因为很多时候程序当中的变量都是一次性使用或者是有生命周期的，当生命周期结束，使命完成就没有必要继续占用着资源了。毕竟系统内的内存资源是有限的，尤其是在一些大型项目或者嵌入式系统当中，内存资源非常紧张。

delete运算符之后跟一个指针，它会释放改指针指向的内存。

int *ptr = new int;
delete ptr;

这里面有很多坑，千万要当心。首先是使用了new创建了内存之后，一定要记得delete，否则这块内存将会永远被占用无法得到释放，这种情况被称为内存泄漏（memory leak）。另外，我们不能delete一个已经delete过的指针，这也会引发严重错误。C++ Primer对此的描述是：什么情况都可能发生。当然也不能再使用一个已经被delete的指针，这会引发空指针错误。

指针对于C++来说是一把双刃剑，像是Java、Python、Go等其他语言，内存回收的工作都是由系统自动执行的。例如Java的JVM虚拟机设计了严密的GC（垃圾回收）机制，程序员无须关心内存的回收问题，全部交给程序自动完成。

而在C++当中，这一过程是由程序员手动执行的，某种程度上来说，这当然非常好，程序员拥有了很高的权限以及灵活度。但同样也是一个坑，尤其是在复杂系统当中，很难准确判断delete执行的时间。这会引发严重的问题，例如内存泄漏严重，野指针到处飞等……