【带头学C++】----- 三、指针章 ---- 3.11 补充重要指针知识

1.指针的指针（多级指针）

        指针的指针（Pointer to Pointer）是指一个指向指针的指针变量。也就是说，它存储了一个指向指针的内存地址。在C++中，指针的指针可以用来传递多个指针参数，或者用于在函数内部动态分配内存，以及实现其他高级的指针应用。

指针的指针的一般形式如下：

datatype** pointer_name;

其中，datatype 是指针所指向的数据类型，pointer_name 是指向指针的指针变量的名称。

指针的指针可以使用以下方式进行声明和初始化：

int x = 10;
int* ptr = &x;
int** ptr_ptr = &ptr;

      在上面的示例中，我们首先定义了一个整型变量 x，并将其赋值为10。然后，我们声明了一个整型指针 ptr，并将其初始化为 x 的地址。最后，我们声明了一个指向指针的指针变量 ptr_ptr，将其初始化为指向 ptr 的地址。

     我们可以使用解引用运算符 * 和指针运算符 & 来访问和操作指针的指针。例如，以下代码演示了如何使用指针的指针来访问 x 变量的值：

std::cout << "x 的值为：" << **ptr_ptr << std::endl;

在上面的代码中，我们使用两个星号 ** 来解除指针的指针，并得到所指向的值。输出结果为：

x 的值为：10

指针的指针还可以用于函数参数传递，特别是在需要动态创建多个指针变量时。例如，可以使用指针的指针在函数内部动态创建二维数组：

void allocate(int**& arr, int row, int col) {arr = new int*[row];for (int i = 0; i < row; i++) {arr[i] = new int[col];}
}int main() {int** arr;int row = 3, col = 4;allocate(arr, row, col);// 使用二维数组// ...
}

在上面的代码中，我们定义了一个指针的指针变量 arr，并将其传递给 allocate 函数。该函数使用指针的指针动态创建了一个二维数组，并将其赋值给 arr，以便在主函数中使用。

注意：n级指针变量可以保存 n-1级指针变量的地址

       上面的实例里面我们想通过二级指针**q,来访问第0级也就是num的值，第一次*q时我们取到的值是一级指针变量p的地址，一级指针又指向了num（处于第0级，最底下的一级）。 注意：前提是一定要建立多级的指向的关系，如果没有指向的关系，则取多级指针也是非法的，不合理的。容易导致内存泄露或者空指针现象。

2.数组的指针（前面讲过数组指针和指针数组）

1.数组首元素的地址和数组首地址的概念 

数组指针是指向数组的指针变量，可以通过指针运算和索引运算来访问和操作数组。

1.数组首元素地址 （非指针使用的普通一维数组，二维的需要另外再说）

       数组首元素的地址指的是数组中第一个元素的内存地址。在C++中，数组名本身就表示数组的首地址，因此可以将数组名视为指向数组首元素的指针。

例如：

int arr[5] = {10,20,30,40,50};
cout<<"arr"<<arr<<endl;//此时跳过一个元素大小的字节长度
cout<<"arr+1"<<arr+1<<endl;

2.数组首地址：

       数组首地址是指数组中第一个元素的内存地址。在C++中，数组名本身就指向数组的首地址。可以通过数组名来访问和操作数组的元素。

例如：

//arr数组元素的地址 +1 跳过一个元素
//&arr[0] +1  int arr[5] = {10,20,30,40,50};
cout<<"arr"<<arr<<endl;//此时+1以后会跳过一个数组大小长度
cout<<"arr+1"<<arr+1<<endl;

2.数组指针的本质

   数组指针本质是指针变量，保存的是数组的首地址

例如：

int (*p)[5] = NULL; //数组指针，*p看作一个整体，从右往左读
//它声明了一个指针变量 p，该指针指向一个包含 5 个 int 元素的数组。
//(*p) 表示指针 p 所指向的值（即指向的数组）。
//而 [5] 表示该数组的大小为 5。
//因此，int (*p)[5] 表示 p 是一个指向包含 5 个 int 元素的数组的指针。

int *p[5] = NUll; //指针数组    此时是  int  *  p[5]  左往右读 指针数组，
/*
[]优先级高，所有p先和[]结合p：表示一个 数组（即数组名）
这个数组包含了 5 个元素，每一个元素都是一个 int * 类型的指针。*p：表示这个数组中一个元素所指向的值（即指针所指向的变量），
这个值是一个 int 类型的变量。
*/

在下例中，数组 arr 的类型是 int[5]，所以偏移量将会是 5 * sizeof(int)，即 20 字节（假设 sizeof(int) 为 4 字节）。

因此，p+1 将会指向一个以 arr 数组大小为单位偏移的位置，即 &arr + 1。这相当于跳过了一个 arr 数组的大小。

       上述数组指针可能会导致未定义行为，所以增加对arr数组的一个引用。并且引用的规则也是必须要求数组的大小和类型是匹配的，一致的。

 下图示中，展示如何通过指针变量取访问数组的值，或者说是获取数组的某个元素的地址，达到我们操控数组的值的目的。

指针数组相当于是二维数组里面的一维数组, 最后可以转化为二维数组去表示，p[0][2]

指针数组案例分析:

    int arr[5] = {10,20,30,40,50};int (*p)[5] = &arr;cout << *((int *)(p+1)-2) <<endl; //40分析为啥是40

 解析：

        首先， (p+1) 表示指针 p 偏移了一个 arr 数组的大小，即指向了 arr 数组后面的一个数组。由于 p 是指向 int[5] 类型的数组指针，因此，这个偏移量是 5 * sizeof(int)，即 20 字节。

        然后，(int *)(p+1) 将 (p+1) 的结果强制转换为 int* 类型指针。这时，编译器会将这个指针解释为以 int 类型为单位的偏移量。

        最后，最外层的 *((int *)(p+1)-2) 表示取出 (p+1) 指向的位置往前偏移 2 个 int 单位的值。由于 arr 是一个 int[5] 类型的数组，每个 int 单位占用 4 字节，所以往前偏移 2 个 int 单位就是往前偏移了 (2*4) = 8 字节，即 20 - 8 = 12 字节。也就是说，这个表达式的结果指向了 &arr[3] 的位置，对应的值为 arr[3] 的值，即 40。