C++：指针与数组

绝地灬酷狼 2022-05-11 11:42 200阅读 0赞

关于指针与数组一直有许多问题没有讲清楚，下面就来总结一下：

### 一、指针不是只能指向堆存储区，它也可以指向栈存储区、静态存储区或线程本地存储区，也可以什么也不指向。 ###

![70][]

这4种存储区的说明：

![70 1][]

### 二、指针不等同于数组。 ###

void doTest() {
    
    	const int arrSize = 10;
    
    	int *arr0 = (int *)malloc(sizeof(int)*arrSize);
    	int arr1[arrSize];
    	int *arr2 = new int[3];
    
    	cout << sizeof(arr0) << endl;  // 8
    	cout << sizeof(arr1) << endl;  // 40
    	cout << sizeof(arr2) << endl;  // 8
    
    	arr0[3] = 3;
    	cout << arr0[3] << endl;  // 3
    
    	arr1[4] = 4;
    	cout << arr1[4] << endl;  // 4
    
    	arr2[5] = 5;
    	cout << arr2[5] << endl;  // 5
    
    	free(arr0);
    	// nothing to do with arr1 
    	delete[] arr2;
    }

通过这个例子可以看到，虽然arr0、arr1、arr2都可以通过数组下标来操作数据，但它们的实质是不同的。  
1、sizeof(arr0)和sizeof(arr2)，都是 int\*的大小，而sizeof(arr1)才是数组的大小。  
2、arr0和arr2都是在堆中分配的，而arr1是在栈中分配的。  
3、arr0和arr2都需要手动删除，而arr1可以自动回收。

### 三、数组的传参，最好使用引用传参 ###

#include <iostream>
    
    using namespace std;
    
    void fun1(int a[3]) {
    	cout << a << endl;
    	cout << sizeof(a) << endl;
    	cout << a[2] << endl;
    }
    
    void fun2(int (&ra)[3]) {
    	cout << ra << endl;
    	cout << sizeof(ra) << endl;
    	cout << ra[2] << endl;
    }
    
    void fun3(int* pa) {
    	cout << pa << endl;
    	cout << sizeof(pa) << endl;
    	cout << pa[2] << endl;
    }
    
    int main() {
    	int a[3] = {1,2,3};
    
    	fun1(a);
    	fun2(a);
    	fun3(a);
    
    	return 1;
    }

运行结果：

> 000000764E74FAD8  
> 8  
> 3  
> 000000764E74FAD8  
> 12  
> 3  
> 000000764E74FAD8  
> 8  
> 3

从运行结果中可以看到，使用引用传参时，数组的信息不会丢失，所以应尽量使用数组的引用传参。

### 四、class和struct中的成员变量是在什么区域分配，由class和struct在什么区域分配决定 ###

比如：如果class和struct的本身是在栈中分配的，则class和struct其中包含的成员变量也一定是在栈分配的。

如果class和struct其中包含的成员变量是指针变量，则**堆存储区、栈存储区、静态存储区、线程本地存储区**这4种存储区，这个指针变量都有可能指向。

### 五、std::array<T,size>和std::vector<T>都可以用来代替数组，但内存分配方式不同 ###

**1、T实例的存储方式不同：**  
std::array<T,size>中的T实例是以T\[\]的形式存放的，所以T实例的存储区与std::array<T,size>相同；  
std::vector<T>中的T实例是通过Allocator分配的，是在堆存储区中，与std::vector<T>的存储区不一定相同。  
**2、std::array<T,size>和std::vector<T>被销毁时，其中包含的T实例也会被回收，但回收方式不同：**  
std::array<T,size>中的T实例是自动被销毁的；  
std::vector<T>中的T实例是由Allocator销毁的。

举一个vector的例子：

#include <iostream>
    #include <tuple>
    #include <exception>
    #include <string>
    #include <memory>
    #include <vector>
    
    using namespace std;
    
    class Person {
    
    public:
    	string name;
    	int age;
    
    	Person()  {
    		cout << "Person()" << endl;
    	}
    
    	Person(string _name, int _age): name(_name), age(_age) {
    		cout << "Person(string _name, int _age)" << endl;
    	}
    
    	Person(const Person&) {
    		cout << "Person(const Person&)" << endl;
    	}
    
    	Person(Person&&) {
    		cout << "Person(Person&&)" << endl;
    	}
    
    	Person& operator=(const Person&) {
    		cout << "operator=(const Person&)" << endl;
    
    		return *this;
    	}
    };
    
    int main() {
    	vector<Person> v;
    
    	Person p1 = Person();
    	cout << "p1:" << &p1 << endl;
    
    	v.push_back(p1);
    	cout << v.size() << endl;
    
    	Person p2 = Person();
    	cout << "p2:" << &p2 << endl;
    
    	Person& p_1 = v.at(0);
    	cout << "p_1:" << &p_1 << endl;
    
    	Person p3 = Person();
    	cout << "p3:" << &p3 << endl;
    
    	v.emplace_back();
    
    	Person& p_2 = v.at(1);
    	cout << "p_2:" << &p_2 << endl;
    
    	cout << v.size() << endl;
    
    	return 1;
    }

运行结果：

> Person()  
> p1:000000D1AE8FF978  
> Person(const Person&)  
> 1  
> Person()  
> p2:000000D1AE8FF9C8  
> p\_1:000002432652D9F0  
> Person()  
> p3:000000D1AE8FFA38  
> Person()  
> Person(const Person&)  
> p\_2:00000243265155F0  
> 2

从结果中可以看到，p1、p2、p3是在一的地址段个地址段内，而p\_1、p\_2是在另一个地址段内，由于p1、p2、p3都是在栈中分配的，如果p\_1、p\_2也是在栈中创建，则p\_1、p\_2应与p1、p2、p3相同，但实际输出结果不是这样，这就说明了p\_1、p\_2一定不是在栈中创建的，这里只有可能是在堆中创建的。

### 参考文档 ###

[Storage class specifiers][]  
[Where are pointers in C++ stored, on the stack or in the heap?][Where are pointers in C_ stored_ on the stack or in the heap]  
[Creating array of objects on the stack and heap][]

[70]: /images/20220505/860b0bafcd2547f7aff2675d4b563a9f.png
[70 1]: /images/20220505/65e4c05749cf4bbc900cf4383514ea85.png
[Storage class specifiers]: https://en.cppreference.com/w/cpp/language/storage_duration
[Where are pointers in C_ stored_ on the stack or in the heap]: https://stackoverflow.com/questions/24380935/where-are-pointers-in-c-stored-on-the-stack-or-in-the-heap
[Creating array of objects on the stack and heap]: https://stackoverflow.com/questions/1598397/creating-array-of-objects-on-the-stack-and-heap