指標 林錦財.

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1 指標 林錦財

2 大綱 何謂指標 參考(reference) 函數呼叫：傳值、傳址、傳參考 指標的指標 指標陣列 函數指標 複雜的指標宣告

3 何謂指標 很多程式員說：學C/C++而不會使用指標，相當於沒學過C/C++。 一般變數所存放的是「資料」 然而，指標變數則存放「記憶體位址」
依據指標變數所指的記憶體位址才能找到(dereference)「資料」

4 簡單的例子 如圖 p1指標變數所記載的值是變數a的記憶體 (memory) 位址，而p2則記載著b的記憶體位址，
稱p1是一個指向a的指標，p2是一個指向b的指標。 b 10 a 5 int *p1 = &a; int *p2 = &b; p1 p2

5 瞭解語法 int *p1 = &a; int *p2 = &b;
其中的&，稱為address of (取址)。即，p1 = address of a，p2 = address of b。 另一個符號*，代表的意義是指標。

6 瞭解語法 int *p1; 此宣告的意義是 p1是指向整數的指標

7 瞭解語法 int *p1 = &a; 這整行的意義：p1是一個指向整數的指標，指向整數變數a。

8 C++ 語法─參考(reference) 先暫停討論指標，而看看C++之「參考」 。 參考：可想像為一個變數或物件的別名 。
當函式的參數 (parameter) 在函式中會被修改，而且要將修改結果反映給呼叫函式，則會用參考來當函式的參數。

9 C++ 語法─參考(reference) 當其他程式呼叫此swap函式時，只要直接寫swap(x, y) 就能交換x與y的值。
void swap(int &a, int &b){ int tmp = a; a = b; b = tmp; } 當其他程式呼叫此swap函式時，只要直接寫swap(x, y) 就能交換x與y的值。 因為a就是x，b就是y。 a和b不是x和y的複製品，任何作用在a與b上的動作都會反映在x與y上面，反之亦然。

10 & & 既能用於「取址」又能用於「參考」，以及位元運算，容易造成初學者的混淆。
若&前面有資料型態 (例如 int &)，則為參考，若&前面有等號 (例如 int* p = &a)，則為取址。若&前後都是整數，則是位元運算 (例如 c = a & b)

11 * * 既能用於宣告指標變數(例如 int *p)，也可用於找到(dereference)指標所指的資料 (例如 *p = q 或 r = *p)，以及用於乘法運算 (例如 c = x * y) 將 int *p視為 int* p。 把int和*連在一起看，當作是一種型態叫做 “指向整數之指標”，要比int *p自然得多。 同樣的方式也可以套在char* p或void* p等。 但要注意的是下面的狀況： int* p, q;

12 int* p, q; 不要把這行誤解成p, q都是指向int之指標，事實上，q只是一個int變數。
上面這行相當於 int *p, q; 或 int *p; int q; 如果p, q都要宣告成指向int之指標，應寫成： int *p, *q 或者干脆分兩行寫： int* p; int* q;

13 call by value? call by address (或call by pointer)? call by reference?
Call by value: swap(int a, int b) Call by address: swap(int* a, int* b) Call by reference: swap (int &a, int &b)

14 Call by value: swap(int a, int b)
void swap(int a, int b){ int tmp = a; a = b; b = tmp; } 呼叫swap(x, y)後，x和y的值並不會有變化。

15 Call by address: swap(int* a, int* b)
利用指標來做參數傳遞，這種方法骨子裡仍是call by value，只不過call by value的value，其資料型態為指標罷了。 呼叫swap時，要寫成swap(&x, &y)。 void swap(int* a, int* b){ int tmp = *a; *a = *b; *b = tmp; }

16 Call by address: swap(int* a, int* b)
呼叫swap時，x的位址與y的位址會被複製一份到swap的指標變數a與b中。 x *a a &x 5 y *b b &y 10

17 Call by address: swap(int* a, int* b)
swap結束後，&x (address of x) 和&y (address of y) 依然沒變，只是指標變數x所指的值與指標變數y所指的值交換了。 因為&x 和&y 其實是利用call by value在傳，因此，call by address其實骨子裡就是call by value。 x *a a &x 10 y *b b &y 5

18 Call by reference: swap (int &a, int &b)
這是C++才加進來的東西，C本身並沒有call by reference。 只要呼叫swap(x, y)，就可以讓x和y的值交換。在這個例子中，a 就是 x, b 就是 y。 swap(int &a, int &b){ int tmp = a; a = b; b = tmp; }

19 測試一下您的理解 int g_int = 0; void changePtr(int* pInt){ pInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } 將印出?

20 int g_int = 0; void changePtr(int
int g_int = 0; void changePtr(int* pInt){ pInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } 印出來的數字仍然會是localInt的1 因為changPtr中的pInt是由localPInt「複製」過去的，對pInt做改變並不會反映到localPInt身上。

21 指標的指標(pointer to pointer )
int g_int = 0; void changePtr(int** pInt){ *pInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(&localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } 將印出?

22 pointer to pointer int g_int = 0; void changePtr(int** pInt){ *pInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(&localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } g_int localInt localPInt 1

23 pointer to pointer int g_int = 0; void changePtr(int** pInt){ *pInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(&localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } pInt g_int localInt localPInt 1

24 pointer to pointer int g_int = 0; void changePtr(int** pInt){ *pInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(&localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } pInt g_int localInt localPInt *pInt 1

25 reference to pointer 同樣的功能也可以用「指標的參考」來做
int g_int = 0; void changePtr(int* &refPInt){ refPInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(localPInt); printf("%d\n", *localPInt); }

26 reference to pointer int g_int = 0; void changePtr(int* &refPInt){ refPInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } g_int localInt localPInt 1

27 reference to pointer int g_int = 0; void changePtr(int* &refPInt){ refPInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } g_int localInt refPInt即localPInt 1

28 reference to pointer int g_int = 0; void changePtr(int* &refPInt){ refPInt = &g_int; } void main(){ int localInt = 1; int* localPInt = &localInt; changePtr(localPInt); printf("%d\n", *localPInt); } g_int localInt refPInt即localPInt 1

29 指標陣列 一種常見的混淆是pointer array (指標陣列) 與pointer to pointers，因為兩種都可以寫成**的型式。
如，int**可能是pointer to pointer to integer，也可能是integer pointer array。 pointer array的常見例子：main(int argc, char** argv)其實應該是main(int argc, char* argv[])。 argv …

30 函式指標(function pointer)
指向函式的位址的指標。 假設有一個函式func1，如下： void func1(int int1, char char1); 想宣告一個能指向func1的指標，則寫成： void (*funcPtr1)(int, char); 理解成：funcPtr1是一個函數指標，它指向的函數接受int與char兩個參數並回傳void。

31 函式指標(function pointer)
指標指向函式的寫法： funcPtr1 = &func1; 取址符號省略亦可，效果相同： funcPtr1 = func1; 若欲在宣告時就直接給予初值，則寫成： void (*funcPtr1)(int, char) = &func1; 其中 & 亦可省略

32 函數指標的常見例子 stdlib.h中提供的qsort函式。此函式之原型如下： void qsort(void* base, size_t n, size_t size, int (*cmp)(const void*, const void*)); 其中的int (*cmp)(const void*, const void*) 就使用到函式指標。

33 函數指標的常見例子(續) 用於multithread時。函數指標負責把函數傳進建立執行緒的API中。
在event driven的環境中，使用的callback function。 所謂callback function即：發生某事件時，自動執行某些動作。

34 如何看懂複雜的指標宣告 常數與指標的讀法 const double *ptr; double *const ptr; double const* ptr; const double *const ptr; 以上幾個宣告，到底const修飾的對象是指標，還是指標所指向的變數呢? 關鍵在於：*與const的前後關係!

35 如何看懂複雜的指標宣告 當*在const之前，則是常數指標，反之則為常數變數。因此， const double *ptr; // ptr指向常數變數 double *const ptr; // ptr是常數指標 double const* ptr; // ptr指向常數變數 const double *const ptr; // 指向常數變數的常數指標

36 如何看懂複雜的指標宣告 在The C++ Programming Language中有提到一個簡單的要訣：由右向左讀!!讓我們用這個要訣再來試一次。(用英文解說會比較清楚哦!) const double *ptr; // ptr is a pointer points to double, which is a constant double *const ptr; // ptr is a constant pointer points to double double const* ptr; // ptr is a pointer points to constant double const double *const ptr; // ptr is a constant pointer points to double, which is a constant

37 再來「英翻中」 const double *ptr; // ptr is a pointer points to double, which is a constant 中譯：ptr是一個指標，指向double的記憶體空間，此double值是常數(不可更改)

38 再來「英翻中」 double *const ptr; // ptr is a constant pointer points to double 中譯：ptr是一個常數指標(ptr值不可更改)，指向儲存double的記憶體空間

39 再來「英翻中」 double const* ptr; // ptr is a pointer points to constant double 中譯：ptr是一個指標，指向固定double值的記憶體空間

40 再來「英翻中」 const double *const ptr; // ptr is a constant pointer points to double, which is a constant 中譯：ptr是一個常數指標，指向double的記憶體空間，此double值是常數(不可更改)

41 複雜宣告的讀法 void ** (*d) (int &, char **(*)(char *, char **));
印度工程師Vikram的"The right-left rule": 從最內層的括號讀起，變數名稱，然後往右，遇到括號就往左。當括號內的東西都解讀完畢了，就跳出括號繼續未完成的部份，重覆上面的步驟直到解讀完畢。

42 複雜宣告的讀法 解讀 void ** (*d) (int &a, char*) ： 1. 最內層括號的讀起，變數名稱: d 2. 往右直到碰到) : (空白) 3. 往左直到碰到( :是一個函數指標 4. 跳出括號，往右，碰到(int &, char*): 此函式接受兩個參數：第一個參數是reference to integer，第二個參數是character pointer。 5. 往左遇上void **: 此函式回傳的型態為pointer to pointer to void。

43 複雜宣告的讀法 解讀void ** (*d) (int &, char **(*)(char *, char **)) :