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。
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
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)。
其他回答
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:
-------------------
| | | |
| 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
-------------------
| 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
-------------------
| 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
-------------------
| 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)
通过迭代器来掌握它是个不错的方法。但继续看,你会发现亚历山大开始抱怨他们。
许多前c++开发人员(在抛弃语言之前从未理解迭代器是一个现代指针)跳转到c#,仍然相信他们有不错的迭代器。
嗯,问题是所有迭代器都与运行时平台(Java/CLR)试图实现的目标完全不一致:新的、简单的、人人都是dev的用法。这可能是好事,但他们在紫书里说过一次,甚至在C之前说过
间接。
这是一个非常强大的概念,但如果你一直这样做,就不会如此了。迭代器很有用,因为它们有助于算法的抽象,这是另一个例子。编译时是算法的地方,非常简单。你知道代码+数据,或者用其他语言c#:
IEnumerable + LINQ + Massive Framework = 300MB运行时惩罚间接的糟糕,拖动应用程序通过引用类型的实例堆..
“Le Pointer很便宜。”
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。
每个C/ c++初学者都有同样的问题,出现这个问题不是因为“指针很难学”,而是因为“解释指针的人以及如何解释”。有的学习者从口头或视觉上理解它,最好的解释方法是用“训练”样例(适用于口头和视觉样例)。
其中“火车头”是一个指针,它不能容纳任何东西,“马车”是“火车头”试图拉(或指向)的东西。之后,你可以对“马车”本身进行分类,它可以容纳动物、植物或人(或它们的混合)。
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。