指针、数组与指针算术：深入理解C++内存管理

指针、数组与指针算术：深入理解C++内存管理

核心概念：指针与数组的等价性

指针和数组基本等价的原因在于指针算术和C++内部处理数组的方式。指针算术的核心规则是：将指针变量加1后，增加的量等于它指向的类型的字节数。

double*pw;// pw + 1 增加8字节（double通常8字节）short*ps;// ps + 1 增加2字节（short通常2字节）

指针算术的实战演示

#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){doublewages[3]={10000.0,20000.0,30000.0};shortstacks[3]={3,2,1};double*pw=wages;// 数组名即首元素地址short*ps=&stacks[0];// 等价写法cout<<"pw = "<<pw<<", *pw = "<<*pw<<endl;pw=pw+1;// 增加8字节cout<<"pw = "<<pw<<", *pw = "<<*pw<<endl;cout<<"ps = "<<ps<<", *ps = "<<*ps<<endl;ps=ps+1;// 增加2字节cout<<"ps = "<<ps<<", *ps = "<<*ps<<endl;return0;}

数组表示法与指针表示法的等价性

C++编译器将数组表达式转换为指针表达式：

arrayName[i]等价于*(arrayName+i)pointerName[i]等价于*(pointerName+i)

关键区别：

pointerName=pointerName+1;// 合法arrayName=arrayName+1;// 非法！数组名是常量

指针与字符串的关系

C-风格字符串实际上是字符数组，数组名即字符串首地址：

charflower[10]="rose";cout<<flower;// 输出：roseconstchar*bird="wren";// 字符串字面值是常量cout<<bird;// 输出：wren

重要警告：不要使用未初始化的指针或字符串常量接收输入！

使用new创建动态结构

动态结构允许在运行时分配内存：

structInflatable{charname[20];floatvolume;doubleprice;};intmain(){Inflatable*ps=newInflatable;// 动态分配结构// 访问结构成员cin.get(ps->name,20);// 使用箭头运算符cin>>(*ps).volume;// 使用解引用+点运算符cin>>ps->price;deleteps;// 释放内存return0;}

内存管理的三种方式

1. 自动存储（栈）

• 函数内部定义的局部变量
• 函数调用时自动创建，函数结束时自动销毁
• 使用栈数据结构（LIFO原则）

2. 静态存储

• 全局变量或使用static关键字
• 程序整个生命周期都存在
• 编译时分配内存

3. 动态存储（堆/自由存储）

• 使用new和delete手动管理
• 生命周期由程序员控制
• 更灵活但需要谨慎管理

实用示例：动态字符串管理

char*getname(){chartemp[80];cout<<"Enter name: ";cin>>temp;// 分配刚好足够的内存char*pn=newchar[strlen(temp)+1];strcpy(pn,temp);// 复制字符串returnpn;// 返回动态分配的内存地址}intmain(){char*name=getname();cout<<name<<" at "<<(int*)name<<endl;delete[]name;// 必须释放！return0;}

最佳实践总结

1. 区分指针与数组

   • 数组名是常量指针
   • 指针变量可以重新赋值

2. 正确使用字符串

   • 使用strcpy()或strncpy()复制字符串
   • 避免未初始化指针接收输入

3. 动态内存管理

   • 每个new必须有对应的delete
   • 数组使用delete[]
   • 指针置空防止悬空指针

4. 选择合适的内存类型

   • 局部变量用自动存储
   • 全局数据用静态存储
   • 动态大小数据用堆存储

现代C++建议

虽然理解指针和数组的关系很重要，但在实际开发中：

• 优先使用std::string而不是C风格字符串
• 优先使用智能指针（unique_ptr,shared_ptr）而不是原始指针
• 优先使用标准库容器（vector,array）而不是原始数组

掌握指针和数组的核心概念是成为C++高手的关键一步，希望这篇总结能帮助你更深入地理解C++的内存管理机制！