为什么指针是许多刚开始学习C或c++,甚至上了大学的学生困惑的主要因素?有没有什么工具或思维过程可以帮助你理解指针在变量、函数和级别之外是如何工作的?

有什么好的实践可以让人达到“啊哈,我懂了”的水平,而不会让他们陷入整体概念中?基本上,就是模拟场景。


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我发现Ted Jensen的“C中的指针和数组教程”是学习指针的极好的资源。它分为10节课,从解释指针是什么(以及它们是用来干什么的)开始,到以函数指针结束。http://web.archive.org/web/20181011221220/http://home.netcom.com:80/~tjensen/ptr/cpoint.htm

接着,Beej的《网络编程指南》教授了Unix套接字API,从中你可以开始做一些真正有趣的事情。http://beej.us/guide/bgnet/

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我喜欢家庭地址的比喻,但我一直认为地址是邮箱本身。通过这种方式,您可以可视化解除指针引用(打开邮箱)的概念。

例如在一个链表下面: 1)论文开头写上地址 2)去纸上的地址 3)打开邮箱,找到一张新纸,上面写着下一个地址

在线性链表中,最后一个邮箱中没有任何内容(列表的末尾)。在循环链表中,最后一个邮箱具有其中第一个邮箱的地址。

请注意,第3步是发生解引用的地方,当地址无效时,您将崩溃或出错。假设你可以走到一个无效地址的邮箱前,想象那里有一个黑洞或什么东西,把世界翻个底朝天:)

在C/ c++语言中,指针为什么是许多新、甚至老大学生困惑的主要因素?

一个值的占位符的概念——变量——映射到我们在学校教的东西——代数。如果不理解内存在计算机中是如何物理布局的,就无法画出一个现有的并行图,而且没有人会考虑这种事情,直到他们处理低级别的事情——在C/ c++ /字节通信级别。

有没有什么工具或思维过程可以帮助你理解指针在变量、函数和级别之外是如何工作的?

地址框。我记得当我学习在微型计算机上编程BASIC时,有一些漂亮的书,里面有游戏,有时你必须在特定的地址中插入值。他们有一张图片,上面有一堆盒子,标有0、1、2……它解释说,只有一个小的东西(一个字节)可以装在这些盒子里,而它们有很多——一些计算机有多达65535!他们紧挨着,都有一个地址。

有什么好的实践可以让人达到“啊哈,我懂了”的水平,而不会让他们陷入整体概念中?基本上,就是模拟场景。

为了演习?创建一个结构体:

struct {
char a;
char b;
char c;
char d;
} mystruct;
mystruct.a = 'r';
mystruct.b = 's';
mystruct.c = 't';
mystruct.d = 'u';

char* my_pointer;
my_pointer = &mystruct.b;
cout << 'Start: my_pointer = ' << *my_pointer << endl;
my_pointer++;
cout << 'After: my_pointer = ' << *my_pointer << endl;
my_pointer = &mystruct.a;
cout << 'Then: my_pointer = ' << *my_pointer << endl;
my_pointer = my_pointer + 3;
cout << 'End: my_pointer = ' << *my_pointer << endl;

与上面的例子相同,除了在C中:

// Same example as above, except in C:
struct {
    char a;
    char b;
    char c;
    char d;
} mystruct;

mystruct.a = 'r';
mystruct.b = 's';
mystruct.c = 't';
mystruct.d = 'u';

char* my_pointer;
my_pointer = &mystruct.b;

printf("Start: my_pointer = %c\n", *my_pointer);
my_pointer++;
printf("After: my_pointer = %c\n", *my_pointer);
my_pointer = &mystruct.a;
printf("Then: my_pointer = %c\n", *my_pointer);
my_pointer = my_pointer + 3;
printf("End: my_pointer = %c\n", *my_pointer);

输出:

Start: my_pointer = s
After: my_pointer = t
Then: my_pointer = r
End: my_pointer = u

也许这通过例子解释了一些基础知识?

我不认为指针是一个特别棘手的概念——大多数学生的心理模型都映射到这样的东西,一些快速的盒子草图会有帮助。

困难之处在于,至少在我过去的经历和看到其他人处理的过程中,在C/ c++中指针的管理可能是不必要的复杂。

上面的一些回答断言“指针并不难”,但并没有直接解决“指针难”的来源。几年前,我辅导一年级的CS学生(只教了一年,因为我显然学得很差),我很清楚指针的概念并不难。难的是理解为什么以及什么时候需要指针。

我不认为您可以将这个问题(为什么以及何时使用指针)与解释更广泛的软件工程问题分开。为什么每个变量都不应该是全局变量,以及为什么应该把类似的代码分解成函数(也就是使用指针将它们的行为专门化到它们的调用位置)。

我认为这可能是语法问题。指针的C/ c++语法似乎不一致,而且比实际需要的更复杂。

具有讽刺意味的是,真正帮助我理解指针的是c++标准模板库中迭代器的概念。这很讽刺,因为我只能假设迭代器被认为是指针的泛化。

有时候,只有当你学会忽略树木时,你才能看到森林。