关于指针的一些问题

Question

我正在读高中三年级，目前正在学习 C++。 由于我们已经完成了我们需要了解的有关一般编程的所有内容（循环、if 语句、函数、结构、数组和二维数组），我们开始使用二进制/文本文件，我认为在学习文件的同时学习内存管理。 首先，我现在正在尝试学习指针，因为如果我理解正确，在 OOP 中它们是必须的。 其次，我想知道计算机是如何工作的，发生的事情背后是什么。 现在，我做了一小段代码

int main()
{
    char y;
    char *x;
    x = &y;
    cout << "Write a word: ";
    cin >> x;
    cout << x << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

它可以工作，但是当程序关闭时，我收到一个错误，指出变量“y”周围的堆栈已损坏。 如果我不混淆，堆栈是动态内存，堆是静态内存，考虑到我收到此错误是因为程序关闭时变量 y 不在内存中。 我走对了吗？

另外，还有一个问题。 我不明白何时以及为什么应该使用指针，例如：

int main()
{
    int number = 10;
    int* pointer;
    pointer = &number;
    *pointer = 15;
    cout << *pointer << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

为什么我不能简单地这样做：

int main()
{
    int number = 10;
    number = 15;
    cout << number << endl;
}

为什么要使用指针？另外，我不明白为什么如果我创建一个 char* 并分配它，例如“hello”它写的是 hello 而不是 h。 基本上，通过声明一个 char* 我声明了一个大小未知的数组，对吧？请告诉我它的确切作用。

Answer 1

当程序关闭时，我收到一个错误，提示变量“y”周围的堆栈已损坏

因为>> 通过接受整个字符串来响应char*。指针必须指向一个足够大的缓冲区来保存该字符串，但它只指向堆栈变量x。 >> 不知道这一点，所以它只是提前充电并覆盖堆栈上 x 旁边的任何内容。

其实这种情况下你最好使用std::string：

std::string s;
std::cin >> s;

从cin读取一个单词。

为什么我不能简单地这样做

你可以。在这个简单的程序中你不需要指针，但你需要它们来完成更高级的东西。即使您不经常使用它们（现代 C++ 有许多工具可以用更安全、更简单的构造替换字符串），但知道std::string 是使用指针实现的仍然很有帮助：它真的是char*包裹在一个为您处理诸如>>之类的事情的类中。该类知道char* 指向的位置，并在需要更多空间来存储额外字符时对其进行调整。

Answer 2

在第一部分中，您将 y 声明为单个 char：而不是它们的数组。因此，当您尝试阅读一个单词时，只有第一个字母“适合”该单个 char 空间。读入的其余字符实际上会“溢出”您为其分配的空间，从而产生这些错误。

如果你想要更多的字母，你需要将y定义为char的数组，所以要么：

char* y = new char[50]; // Create an array of 50 chars, on the HEAP, not the stack

或

char y[50]; // Create an array of 50 chars, on the STACK, not the heap.

将堆栈想象成您家中的一个区域。你的房子不大，但足够你做大部分必要的事情。你可以在房间的一个角落堆放50个盒子，当你离开房间时，你的女仆会过来帮你把剩下的盒子都扔掉。您不必手动清理它们。

将 HEAP 视为一个非常大的储物柜。您和您计算机上运行的所有其他程序共享此存储柜中的空间。每当您需要一些额外的空间时，您都会在其中“租用”一个小房间，并获得一张写有房间（内存）地址的纸。这张纸是可以复制的，所以任何想进入你的盒子的朋友都可以这样做。

所以你去储物柜，并要求一个可以容纳 50 个盒子的房间。他们递给你一张纸，上面写着那个房间的（记忆）地址。你可以随心所欲地使用那个房间里的那些盒子：它是你的。

您甚至可以将您房间的地址提供给您的朋友x。您的朋友x 可以访问这些盒子，更换盒子中的东西，然后带着你房间里的东西去城里。但是x 无法更改您房间的位置。 x 也可以根据需要与其他人共享该房间的（内存）地址。

现在，您的房间使用完毕。如果你扔掉你的房间地址的纸，房间仍然分配有你的名字。但是你不能再访问它了，因为你不知道它的地址。但是，如果您的朋友仍然拥有您的论文副本，他们仍然可以访问您房间的内容。这就像分配char *y = new char[50] 然后简单地退出函数而不首先删除y。

如果每个人都丢弃了带有您房间（内存）地址的文件，那么房间仍然存在，而您现在已经“泄漏内存”：它已被分配，但没有人指向它。它将在您的程序的整个生命周期内保持未使用状态。

假设您在整理房间之前通知存储管理员可以免费清理房间：您要搬出去了。经理注销你的房间：你没有“泄露的记忆”。这就像在关闭函数之前使用delete [] y。

需要注意的是，仍然可能会发生一些不好的事情：如果您或您的朋友 x 在该房间未向存储管理器注册后仍然指向该房间，并且您现在尝试访问它，那将成为一个问题：盒子可能还在那里，但很有可能其他人现在正在使用部分（或全部）该空间，而您正在查看他们房间的内容。你想避免这种情况。

您示例中的所有内容都只是说“给我的朋友那个内存的地址”的奇特方式。当然，您可以访问它，但现在朋友也可以指向它。