C++ 对象指针

在 C++ 中，对象指针允许我们通过内存地址引用和操作类对象。它是动态内存分配、高效传递对象给函数、实现 多态 以及处理链表和树等数据结构的重要特性。

C++ 中的对象指针是一个包含对象内存地址的变量。指针提供对内存项的间接访问和控制。当我们需要为对象动态分配内存、构建链表或树，或者通过引用将对象传递给方法而不创建副本时，指针尤其有用。

对象指针的行为与变量指针完全相同。只是这里存储的是对象的地址，而不是变量的地址。当在 main 函数中创建类对象时，指针变量的声明方式与变量本身相似。创建对象指针时，不建议使用数据类型。相反，我们必须使用对象指针的类名。使用指针在 main 函数中调用类成员函数时，必须使用 -> 符号。

声明对象指针

我们使用对象的类名后跟一个星号 (*) 和指针名称来声明对象指针。

创建对象和指针

对象是使用 new 关键字创建的，它为对象动态分配内存。然后，指针被赋值为新创建对象的内存地址。

通过指针访问对象成员

我们可以使用箭头运算符 (->) 通过指针访问对象的成员（变量和函数）。

解引用指针

我们使用星号 (*) 运算符“解引用”指针，以访问对象本身（而不是其成员）。

删除对象和指针

当我们不再需要动态分配的对象时，使用 delete 关键字释放内存非常重要。

空指针

指针还可以包含一个特殊值 `nullptr`，表示它不指向有效的内存地址。

将指针传递给函数

在 C++ 中，指针常用于通过引用将对象传递给函数，这允许函数修改原始对象。

指针算术

指针算术适用于数组指针，但不一定适用于对象指针。

C++ 对象指针示例

让我们通过一个示例来理解 C++ 中的对象指针。

输出

Data: 42
Data: 42
Data: 99
Data: 0
Data: 10
Data: 20

说明

在此示例中，我们演示了如何使用对象指针、动态内存分配和通过指针修改对象。之后，定义了一个带有构造函数和 display() 方法的 MyClass 类。最后，使用指针动态创建一个对象，并通过解引用和单独的函数访问和修改该对象。

对象指针数组

在 C++ 中，可以创建对象指针数组，这对于高效管理多个对象尤其有用。在 C++ 中，数组 使用索引来访问元素，这允许我们对一组相关数据进行随机访问。这些元素通常存储在连续的内存位置中。数组可以存储基本 数据类型，包括 int、float、double 和 char，以及指向更复杂对象的指针。

语法

它具有以下语法：

C++ 对象指针数组示例

让我们通过一个示例来说明 C++ 中的对象指针数组。

输出

Title: Book 1
Title: Book 2

说明

在此示例中，我们动态创建了两个 Book 对象，通过循环为它们分配了标题，并通过成员函数显示了它们的标题。最后，使用 delete 释放了分配的内存，以防止内存泄漏。

对象的动态内存分配

在 C++ 中，当系统在编译时无法确定对象的数量时，为对象进行 动态内存分配 非常有用。C++ 使用 new 运算符为对象提供内存并返回指向它的指针。

C++ 对象动态内存分配示例

让我们通过一个示例来说明 C++ 中对象的动态内存分配。

输出

Name: Alice, Age: 25

说明

在此示例中，我们使用指针 p 动态创建了一个 Person 对象。使用 new 在运行时为对象分配内存，并为其成员（name 和 age）赋值。之后，调用 display() 函数打印数据。最后，使用 delete 释放分配的内存，防止内存泄漏。

动态内存分配有什么帮助？

在许多情况下都需要动态分配。

• 当对象集合在编译时可能会发生变化时。
• 允许在程序执行期间的任何时间创建对象。
• 在设置链表、树和图等动态数据结构时。
• 减少程序使用的内存，并更好地管理对象的创建和销毁时间。
• 这使得应用程序更易于扩展且占用内存更少。

通过指针访问对象成员

当使用动态分配或指针指向对象时，我们可以通过指针的名称访问成员变量。

或者，也可以这样写

但是，由于其简洁性和可读性，推荐使用 ->。

基类指针指向派生类对象

C++ 允许通过使用基类对象指向派生类对象来实现多态。因此，可以使用动态方法分派调用虚函数。

C++ 基类指针指向派生类对象示例

让我们通过一个示例来说明 C++ 中基类指针指向派生类对象。

输出

Dog barks

说明

在此示例中，我们创建了一个 Animal 基类，它有一个虚函数 speak()，还有一个 Dog 派生类，它重写了 speak() 函数。之后，在 main() 函数中，一个 Animal* 指针 (a) 指向一个派生的 Dog 类 (d)。

C++ 对象指针的优势

C++ 对象指针的几个优势如下：

• 它支持动态内存分配，使内存使用更轻松高效。
• 它支持运行时多态，有助于根据实时事件设置行为。
• 它支持创建动态数据结构，包括链表、树和图。
• 在将对象传递给函数时，它减少了复制整个对象的需要。
• 它允许在堆上创建对象，使其比函数存活时间更长。

C++ 对象指针的挑战

C++ 对象指针的几个挑战如下：

• 虽然指针功能强大，但使用不当可能导致错误。
• 常见的陷阱包括：
• 任何未被注意到的动态分配的内存最终都会导致内存泄漏。
• 如果我们删除了一个对象并尝试使用它占用的内存，就会出现悬空指针错误。
• 解引用、访问和空指针可能导致程序在运行时崩溃。

结论

在 C++ 中，对象指针发挥着至关重要的作用，能够实现动态行为、内存效率以及面向对象设计原则的实现。它提供了重要的功能，包括运行时多态和动态对象管理。然而，对其使用需要谨慎处理，以避免常见的陷阱，如内存泄漏和悬空指针。通过学习如何使用对象指针，开发人员可以使 C++ 应用程序更灵活、更高效。

C++ 对象指针选择题

1) 如果为对象分配了新内存但从未删除它，会发生什么？

1. 程序立即崩溃
2. 最后，对象会自动删除。
3. 将发生内存泄漏
4. 在此情况下，对象将保持不动。

2) 使用对象指针时，常见的陷阱有哪些？

1. 对同一个指针使用 delete 关键字超过一次
2. 应用箭头运算符
3. 使用动态内存
4. 选择私有成员

3) 如何正确描述基类指针与派生类对象的关系？

1. 基类指针无法指向派生类对象
2. 基类指针可以指向派生类对象，但只能调用基类方法，除非使用了虚函数
3. 通常，基类指针会调用派生类中定义的方法。
4. 您必须使用显式转换将基类指针转换为派生类。

4) 为什么我们通常在 C++ 中将基类指针分配给派生类对象？

1. 以减少内存使用量
2. 以确保不需要虚函数
3. 通过虚函数实现运行时多态
4. 仅允许派生类调用基类方法

5) 考虑以下代码片段。输出将是什么？

1. 编译错误
2. 无输出
3. 运行时错误
4. Demo::show()