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。


当前回答

一个带有一组很好的图表的教程示例极大地帮助理解指针。

Joel Spolsky在他的《面试指南》文章中提出了一些关于理解指针的好观点:

出于某种原因,大多数人似乎生来就没有大脑中理解指针的那部分。这是一个天赋问题,而不是技能问题——它需要一种复杂的双重间接思维形式,而有些人就是做不到。

其他回答

我发现一个有助于解释指针的类比是超链接。大多数人都能理解,网页上的链接“指向”互联网上的另一个页面,如果你可以复制和粘贴这个超链接,那么它们都将指向相同的原始网页。如果你去编辑原始页面,然后按照这些链接(指针)中的任何一个,你会得到新的更新页面。

邮政信箱号码。

它是一条信息,允许你访问其他东西。

(如果你计算邮政信箱号码,你可能会有问题,因为信进了错误的信箱。如果有人搬到另一个州——没有转发地址——你就有一个悬浮指针。另一方面,如果邮局转发邮件,那么你就有了指向指针的指针。)

我想我应该在这个列表中添加一个类比,当我作为计算机科学导师解释指针时(回到过去),我发现它非常有用;首先,让我们:


做好准备:

考虑一个有3个车位的停车场,这些车位是编号的:

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|     |     |     |
|  1  |  2  |  3  |
|     |     |     |

在某种程度上,这就像内存位置,它们是连续的和连续的。有点像数组。现在它们中没有汽车,所以它就像一个空数组(parking_lot[3] ={0})。


添加数据

停车场永远不会空着太久……如果有,那就没有意义了,也没有人会去建造。假设随着时间推移,停车场里停满了3辆车,一辆蓝色的,一辆红色的,一辆绿色的

   1     2     3
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| o=o | o=o | o=o |
| |B| | |R| | |G| |
| o-o | o-o | o-o |

这些车都是同一类型(car),所以一种思考方法是,我们的车是某种数据(比如int),但它们有不同的值(蓝色,红色,绿色;这可以是一个颜色枚举)


进入指针

现在如果我带你到这个停车场,让你给我找一辆蓝色的车,你伸出一根手指,指着点1的一辆蓝色的车。这就像获取一个指针并将其分配给一个内存地址(int *finger = parking_lot)

你的手指(指针)不是我问题的答案。看你的手指什么也不能告诉我,但如果我看你手指指向的地方(取消指针指向),我就能找到我要找的车(数据)。


重新分配指针

现在我可以让你找到一辆红色的车,你可以把你的手指转向一辆新车。现在您的指针(与之前的指针相同)正在向我显示相同类型(汽车)的新数据(可以找到红色汽车的停车位)。

指针在物理上没有变化,它仍然是你的手指,只是它显示给我的数据变了。(“车位”地址)


双指针(或指向指针的指针)

这也适用于多个指针。我可以问指向红色汽车的指针在哪里,你可以用另一只手用一根手指指向第一个手指。(这就像int **finger_two = &finger)

现在如果我想知道蓝色的车在哪里,我可以顺着食指的方向到第二根手指,到那辆车(数据)。


悬空指针

现在让我们假设你感觉自己很像一座雕像,你想一直用手指着那辆红色的车。如果那辆红色汽车开走了怎么办?

   1     2     3
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| o=o |     | o=o |
| |B| |     | |G| |
| o-o |     | o-o |

你的指针仍然指向红色汽车的位置,但它已经不在了。假设一辆新车停在那里……一辆橙色的汽车。现在如果我再问你,“红色的车在哪里”,你仍然指着那里,但现在你错了。那不是红色的车,那是橙色的。


指针的算术

好的,你仍然指着第二个停车位(现在被橙色车占据了)

   1     2     3
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| o=o | o=o | o=o |
| |B| | |O| | |G| |
| o-o | o-o | o-o |

我现在有个新问题…我想知道下一个停车位的车是什么颜色。你可以看到你指向点2,所以你只要加1,你就指向下一个点。(手指+1),现在因为我想知道那里的数据是什么,你必须检查那个点(不仅仅是手指),所以你可以遵从指针(*(手指+1)),以看到那里有一辆绿色的汽车(该位置的数据)

指针让很多人感到困惑的原因是它们大多没有计算机架构背景。由于许多人似乎不知道计算机(机器)是如何实际实现的——在C/ c++中工作似乎很陌生。

一个练习是要求他们实现一个简单的基于字节码的虚拟机(在任何他们选择的语言中,python都很适合这个),其中的指令集集中于指针操作(加载、存储、直接/间接寻址)。然后要求他们为该指令集编写简单的程序。

任何需要比简单加法稍微多一点的东西都会涉及到指针,它们肯定会得到指针。

我认为,使指针难以学习的原因是,直到你熟悉了指针的概念,即“在这个内存位置是一组表示int型,double型,字符等的位”。

当你第一次看到一个指针时,你并不知道那个内存位置上有什么。“什么意思,里面有地址?”

我不同意“要么得到要么得不到”的观点。

当你开始发现它们的真正用途时(比如不要将大结构传递到函数中),它们就会变得更容易理解。