音视频开发之旅（20) 指针、内存模型、引用

一、指针

1.1 什么是指针？

指针本质上是地址，用于指向具体的内容
表达方式：数据类型 *名称

eg： 
int a=1;
int *p = &a; //指针p指向a的地址
count << a<< endl;
count << *p <<endl;

其中指针运算和地址运算互为逆运算。
即&用于取地址；*用于指针指向的具体内容

1.2 指针常量、常量指针

指针常量：指针类型的常量， int *const p = &a;
本质上是一个常量, 指针指向的内容值可以修改，但是指针的指向（地址）不可以修改。

常量指针：指向常量的指针， const修饰符 const int *p1= &a;
本质上是一个指针，指针指向的内容值不可以修改，但指针的指向（地址）可以修改

下面用示例说明：

#include<stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;

    //指针常量：本质上是一个常量，指向的内容可以修改，但是指针的指向（地址）不可以改变
    int * const p =&a;
    *p =10;

    // p = &b; //错误 指针常量只能修改指向内容的值，但是不能修改地址指向

    cout << *p<<endl;

   //常量指针：本质上是一个指针，指针指向的内容不可以改变, 但指针的指向（地址）可以变化

    const int * p2 = &a;
    p2 = &b;

    // *p2 = 2; //错误 常量指针 只能修改地址指向，但不能修改指向内容的值

    cout << *p2 <<endl;

    return 0;
}

1.3 空指针与野指针以及void*类型的指针

空指针 ，一般用于指针的无指向时的初始化。指向地址为0的地址。

int *p = NULL;
或者
int *p =0;

运行时对空指针取值会报错，因为没有访问权限。示例如下

 int *p;
 cout<< p<<endl;
 cout<<*p<<endl;  //Exception has occurred. EXC_BAD_ACCESS (code=1, address=0x0)

野指针 ：指向了内存被释放的内存或者指向了没有访问权限的内存地址的指针
野指针的原因以及如何避免

指针没有被初始化，有可能不会自动置为NULL指针而是是随机的 —》保险起见，指针初始化是赋值为具体的值或者NULL；
malloc分配内存的指针，被free或者delete后，没有置为NULL，继续使用
指针的操作超过了变量的作用域

(void*)类型的指针
可以指任何类型的指针但不能直接用void指针进行操作，需要先转为对应类型。相当于java中的Object

1.4 数组指针与指针数组

数组指针：是一个指针，这个指针指向的是一个指向数组，后者说是指针的首地址。

    char tmp[2] = {'a','b'};
    char *p = tmp;
    //char *p =&tmp[0];

    cout<<*p<<endl;
    cout<< *(p+1)<<endl;

指针数组：本质上是一个数组，数组中的每一个变量都是指针类型。

    char tmp[2][3] = {
        {'a','b','c'},
         {'d','e','f'},
        };

    char (*p)[3] = tmp;

    cout<< *(*(p+1)+2)<<endl;

二维数组与指针数组
二维数组在概念上是二维的，有行和列，但在内存中所有的数组元素都是连续排列的，它们之间没有“缝隙”。而指针数组的内存分布上可能是不连续的

1.5 指针函数与函数指针

指针函数：本质上是一个函数，只是他的返回值为指针类型。
函数指针：本质上是一个指针，指向函数的指针

指针函数，即指针类型的函数，函数的返回类型是指针

格式如下
类型说明符 * 函数名(参数)

eg:
int *fun(int a,int b)

示例如下：

#include<stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;

int *addAddr(int a,int b){
    static int c= a+b; //注意：不要将非静态局部地址用作函数的放回值，容易出现野指针。
    return &c;
}

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int *p = addAddr(1,2);

    cout<<p<<endl;
    cout<<*p<<endl;
    return 0;
}

注意：不要将非静态局部地址用作函数的放回值，容易出现野指针。

指向函数的指针：指向的是程序代码存储区,指向函数代码的首地址

形式：存储类型 数据类型 (*函数指针名称)()；

eg
int (*f) (int x);//声明一个函数指针
f = func; //将func函数的首地址复制给指针f

示例如下：

#include<stdio.h>
#include<iostream>
using namespace std;

int add(int a,int b){
     int c= a+b;
    return c;
}

int sub(int a,int b){
     int c= a-b;
    return c;
}

//函数指针 fun
int (*fun)(int a,int b);

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    
    fun = add;
    cout<<fun(a,b)<<endl;

    fun = sub;
    cout<<fun(a,b)<<endl;

    return 0;
}

函数指针作为函数的参数：地址传递（引用传递）区别于值传递
典型用法：实现函数的回调

1.6 对象指针

类名 *对象

对象指针名->成员名  

eg: Object *ptr;

ptr->getx()相当于（*ptr).getx();

二、内存分类模型、动态内存分配

2.1 内存分区模型

程序运行之前分配的内存区域：全局区和代码区
全局区：全局变量、静态变量、常量（字符串常量、const修饰的全局变量）：程序结束后由操作系统自动释放
代码区：存放函数体的二进制机器指令，代码区只读的且是共享的

程序运行之后分配的内存区域：栈区、堆区
栈区：编译器自动分配，存放一些局部变量、形参，会自动回收。有编译器管理开辟和释放，不要返回局部变量的地址。

堆区：动态内存分配，程序员主动申请和释放，通过 malloc free new delete

int a = new int(1);
delete a;

int a[] = new int[10];
delete a[];

动态分配的多维数组
int (*fp)[3] = new int[2][3];
delete fp[];

2.3 智能指针

三、引用

引用的本质是给变量起别名，指向的是同一块内存，修改别名指向的值，原名指向的值也一样修改。
语法：数据类型 &别名 = 原名

引用必须要初始化，引用初始化后就不能再改为别的变量的引用（别名）。
示例代码如下：

int main()
{
    int a = 1;

    int &ref = a;
    cout << ref <<endl;

    ref = 100;
    cout <<a<<endl;
}

**引用作为函数参数**
//值传递、地址传递、引用传递 形参数修饰实参数

void swap(int &a,int &b){
    int temp = a;
    a=b;
    b=temp;
}


int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    swap(a,b);
    cout << a <<endl;
    cout << b <<endl;
}

引用作为函数的返回值
不要返回局部变量的引用
函数的调用可以作为左值

引用的本质：在cpp内部的实现是指针常量（指针的指向不可以修改，指针指向的内容值可以修改）

int a=1;

int& ref =a 
—>
int* const ref = &a;

常量引用
用来修改时形参，防止误操作

资料

[什么是野指针和内存泄漏？如何避免野指针] : https://blog.csdn.net/qq_35212671/article/details/51920851
[C++基础教程]: http://c.biancheng.net/cplus/

收获

学习回顾指针相关的概念和使用
熟悉内存模型
动态分配内存以及智能指针的使用
引用的使用

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