跳到主要内容

C++ 指针数组

什么是指针数组？​

指针数组是一个存储指针的数组。在C++中，指针数组是一种特殊的数组类型，其每个元素都是指针。这些指针可以指向任何兼容的数据类型，如整数、字符、结构体，甚至是其他数组。

指针数组的定义形式如下：

cpp
数据类型 *数组名[数组大小];

这里的数组名表示一个数组，其中每个元素都是指向"数据类型"的指针。

指针数组与数组指针的区别​

注意

初学者常常混淆指针数组和数组指针，这两者是完全不同的概念。

  • 指针数组：是一个数组，数组元素是指针。
    • 例如：int *ptr[3]; 表示一个包含3个整型指针的数组。
  • 数组指针：是一个指针，指向一个数组。
    • 例如：int (*ptr)[3]; 表示一个指向包含3个整数的数组的指针。

指针数组的声明和初始化​

基本声明​

cpp
int *ptrArray[3]; // 声明一个包含3个整型指针的数组

初始化方法​

cpp
int a = 10, b = 20, c = 30;
int *ptrArray[3] = {&a, &b, &c}; // 初始化指针数组

指针数组的使用示例​

让我们通过一个简单的示例来理解指针数组的使用：

cpp
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10, b = 20, c = 30;
    int *ptrArray[3] = {&a, &b, &c}; // 指针数组
    
    // 通过指针数组访问变量
    cout << "通过指针数组访问变量:" << endl;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        cout << "ptrArray[" << i << "] 指向的值: " << *ptrArray[i] << endl;
    }
    
    // 修改变量的值
    *ptrArray[1] = 200;
    cout << "\n修改后的b值: " << b << endl;
    
    return 0;
}

输出结果：

通过指针数组访问变量:
ptrArray[0] 指向的值: 10
ptrArray[1] 指向的值: 20
ptrArray[2] 指向的值: 30

修改后的b值: 200

在上面的示例中，我们创建了一个包含3个整型指针的数组，并将它们分别指向变量a、b和c。通过指针数组，我们可以访问和修改这些变量的值。

字符串指针数组​

指针数组的一个常见应用是创建字符串数组。在C++中，字符串可以表示为字符数组或字符指针。使用字符指针数组可以方便地管理多个字符串。

cpp
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 字符串指针数组
    const char *strArray[3] = {
        "Hello",
        "C++",
        "Programming"
    };
    
    cout << "字符串指针数组中的内容:" << endl;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        cout << "strArray[" << i << "]: " << strArray[i] << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出结果：

字符串指针数组中的内容:
strArray[0]: Hello
strArray[1]: C++
strArray[2]: Programming
备注

使用const char*是因为字符串字面量在C++中是不可修改的。如果尝试修改这些字符串，会导致未定义的行为。

指针数组与动态内存分配​

指针数组可以结合动态内存分配使用，这在处理不确定大小的数据时特别有用。

cpp
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int size = 3;
    
    // 动态分配多个整数并用指针数组管理它们
    int *dynamicPtrArray[3];
    
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicPtrArray[i] = new int; // 为每个指针分配内存
        *dynamicPtrArray[i] = (i + 1) * 10; // 设置值
    }
    
    // 输出动态分配的内存中的值
    cout << "动态分配的内存中的值:" << endl;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        cout << "dynamicPtrArray[" << i << "] 指向的值: " << *dynamicPtrArray[i] << endl;
    }
    
    // 释放动态分配的内存
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        delete dynamicPtrArray[i];
    }
    
    return 0;
}

输出结果：

动态分配的内存中的值:
dynamicPtrArray[0] 指向的值: 10
dynamicPtrArray[1] 指向的值: 20
dynamicPtrArray[2] 指向的值: 30
注意

在使用动态内存分配时，记得释放内存以避免内存泄漏。

指针数组的实际应用场景​

1. 命令行参数处理​

C++程序的main函数可以接收命令行参数，这些参数通常以字符串指针数组的形式提供：

cpp
int main(int argc, char *argv[]) {
    cout << "程序名称: " << argv[0] << endl;
    cout << "命令行参数:" << endl;
    
    for (int i = 1; i < argc; i++) {
        cout << "参数 " << i << ": " << argv[i] << endl;
    }
    
    return 0;
}

2. 多态性和虚函数表​

在C++面向对象编程中，包含虚函数的类会有一个虚函数表，这个表实际上是一个函数指针数组。

3. 数据表格管理​

指针数组可以用于管理二维数据结构，特别是当行有不同长度时：

cpp
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 创建不同长度的行
    int row1[] = {1, 2, 3};
    int row2[] = {4, 5};
    int row3[] = {6, 7, 8, 9};
    
    // 使用指针数组管理这些行
    int *table[3] = {row1, row2, row3};
    int rowLengths[3] = {3, 2, 4};
    
    // 输出表格数据
    cout << "表格数据:" << endl;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        cout << "行 " << i + 1 << ": ";
        for (int j = 0; j < rowLengths[i]; j++) {
            cout << table[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
    
    return 0;
}

输出结果：

表格数据:
行 1: 1 2 3 
行 2: 4 5 
行 3: 6 7 8 9

指针数组的结构可视化​

以下是指针数组的内存结构示意图：

总结​

指针数组是C++中一个强大而灵活的工具，它允许我们以数组的形式组织和管理多个指针。主要要点包括：

  • 指针数组是一个数组，其元素是指针
  • 区分指针数组和数组指针很重要
  • 指针数组常用于管理字符串、动态分配的内存以及不规则数据结构
  • 使用动态内存时要记得释放内存以避免泄漏

掌握指针数组的概念和用法，可以帮助你更有效地组织和管理复杂的数据结构，尤其是在需要处理不定长数据或多级数据时。

练习​

  1. 创建一个整型指针数组，使其指向5个不同的整数变量，然后通过指针数组修改这些变量的值。

  2. 实现一个函数，接受一个字符串指针数组和数组大小作为参数，按字母顺序排序这些字符串。

  3. 创建一个指向动态分配的二维整数数组的指针数组，实现一个简单的矩阵乘法。

  4. 设计一个学生成绩管理系统，使用指针数组来存储不同学生的不同科目成绩。

附加资源​

通过学习和实践，你将能够熟练掌握指针数组这一重要的C++编程概念，并在更复杂的项目中有效地应用它。