char 和 char*（指针）

Question

我想了解指针的工作原理，所以我创建了这个小程序。首先我创建了一个指向char类型的p指针。

第一个问题是：如果我创建一个指针，它的值是一个内存地址（如果我将其指向非指针对象），但在我的例子中，它是"haha"。为什么char*会这样工作？我如何使用cin >> p给它添加值？

我的第二个问题是，我创建了一个q char，它具有我创建它时*p指针的值。但它的值和地址也是"h"，为什么？它必须是这个char对象的内存地址！这没意义 :D (mingw - gcc)

#include <iostream>

int main() 
{
 /* char *p;
    cin >> p;                      //forexample: haha */

    char * p = "haha";
    char q = *p;
    std::cout << "&q = " << &q << std::endl;   //&q = h
    std::cout << "q  = " <<  q << std::endl;   //q = h

    return 0;
}

更多信息：如果我先分配内存 char a [100]；然后 char *p = a; 那么 &q = h»ŢĹ，显示的是“h”和一些混乱的东西。但它应该是一个内存地址！我的问题是，为什么它不是地址呢？

- Iburidu

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这不安全。p没有任何内存供您输入。 - chris

Answer 1

把 char* p; 看作是内存中的地址。由于您没有对这个指针进行初始化，因此它不指向任何东西，您无法使用它。

为了安全起见：
要么将指针初始化为零：

char *p = 0; // nullptr in C++11

或者初始化为一些自动值

void foo() {
  char a[100];
  char *p = a;
}

或全局内存：

char a[100];
void foo() {
  char *p = a;
}

或者获取动态内存：

char* p = new char [100];

如果p不是NULL，那么你可以使用它来读取数据并从它读取...

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对于你误解的operator >> (std::istream&, char* p)。该运算符期望p指向某个内存（自动、全局、动态-无所谓）- 它不会自己分配内存。它只是从输入流中读取字符直到出现空格，并将其复制到p指向的内存中 - 但是p必须已经指向某个内存。

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关于获取char q;的地址。当然你可以获取q的地址：&q，它的类型是char* p。但是&q与p不同，而且这个q=*p只是将p指向的第一个字符复制到q中，它不能改变q的地址 - 它的地址是不可更改的。对于cout << &q - operator << (ostream&, char* p)期望p指向以NULL结尾的字符串 - 而&q指向包含"H"的内存，但是这个字符之后是什么没有人知道 - 所以你将在屏幕上得到一些垃圾。使用cout << q打印单个字符。

- PiotrNycz

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所以，你说cin不分配内存，那我的“哈哈”在哪里？一个指针怎么能包含整个字符串？q是一个简单的char变量，所以它可以包含p的任何字符，而我没有分配我的“哈哈”文本，这就是为什么我的“h”也没有内存地址的原因吗？这很清楚，但我有一个问题：当我将字符复制到q（char q = *p）时，它实际上并没有复制，只是指向那个未分配的数据？所以问题无处不在，我的哈哈文本没有被分配，所以我不能从中获得任何地址？ - Iburidu

因为您没有给 p 分配任何值，甚至不是 0 - 所以它指向某个随机地址。您将 "haha" 复制到程序中的某个随机内存中 - 这可能会导致任何事情发生，这是未定义的行为 - 它甚至可能会导致向您的老板发送电子邮件，告诉他您有更好的工作 - 但也可能发生这种情况，即此随机内存未被使用 - 因此，您的程序似乎正常工作。 - PiotrNycz

是的，但在我的例子中，p等于一个内存地址。我用a[100]创建了你的例子，而p是“哈哈”，不等于一个内存地址，但它应该是！ - Iburidu

考虑以下代码：char a[100]; char *p = a; strcpy(p, "HA HA"); p 不等于字符串常量 "HA HA" 的地址 (p != "HA HA")，但它仍然等于 a (p == a)。 但是，strcmpy(p, "HA HA") == 0，这意味着字符已从 "HA HA" 复制到了以 p 表示的 a[100] 中。 - PiotrNycz

p==a 或 p==&a[0] 是因为 a == &a[0]。而且 (*p == 'H') 和 (a[0] == 'H')。 - PiotrNycz

Answer 2

关于指针，需要学习和记住的第一件事情是确保为它们分配内存，否则你的程序将无法正常运行。

为了分配内存，你需要修改代码，以便“cin”可以将用户输入写入已分配的内存中：

int main() {
    char *p = new char[1024];      // allocate memory so cin
    cin >> p;                      //forexample: haha
    char q = *p;
    cout << "&q = " << &q << endl; 
    cout << "q = " << q << endl;   
    return 0;
}

现在，字符指针是一个变量，它指向内存中包含一组字符的位置（不一定是一个字符，可能是多个字符，也可能没有字符，例如特殊值null），而字符变量实际上只持有一个字符（不是一组字符）。

处理指针时的基本运算符是&（取地址）和*（取值）。&检索变量的地址，因此如果我们有[char q;]，那么[&q]将是一个字符指针。另一方面，*检索给定指针处的内存中的值，因此如果我们有[char *p;]，那么[*p]将是p指向的内存中的字符。

现在回到你的例子，为了说明，我们在注释中进行了说明。

int main() {
    // allocate a place of 1024 character in memory
    // and let p points to that place
    char *p = new char[1024];      

    // call cin to read input from the user and save
    // it in memory at the location pointed to by p
    // NOTE: cin would put an extra NULL character 
    // at the end to terminate the string
    cin >> p;                      //forexample: haha

    // Now p would be pointing to a piece of memory like this
    // [h] [a] [h] [a] [\0]

    // use the value at operator to de-reference the pointer
    // p, the result would be a single character which 
    // will be the first character in memory p is pointing at
    char q = *p;

    // printing the value of (the address of q)
    // Note you have a problem here as cout will
    // be handling the memory starting at the address 
    // of q as a string while it is not, so you
    // will get a string starting with "h" and followed
    // by whatever is there in memory by the time of execution
    cout << "&q = " << &q << endl;

    // printing the value of the character q
    cout << "q = " << q << endl; 
    return 0;
}

我希望它有所帮助

- Hisham

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是的，很清楚，如果我为p分配空间，那么它将向&q写入“h和一些混乱”，但如果我不为p分配空间，则仅写入“h”，这与*p相同。所以q=&q？:D但我认为PiotrNycz是正确的，因为“哈哈”没有被分配，所以它没有内存地址，因此&q（即p）无法指向任何地方，但为什么它在“h”之后停止呢？ - Iburidu

@Iburidu，你的机器/编译器上发生的特定情况并不是普遍情况。在未分配的内存空间中存储数据的结果是不可预测的。在你的情况下，内存已经被填满了零，所以仅仅是偶然的机会使得打印以“&q”开头的字符串能够正确输出“h”，没有其他更多的原因。 - Hisham

好的，我通过添加char a[100]来分配内存；int* p=a; 但是为什么p == "haha"，如果它应该是一个内存地址（&a[0]）呢？ - Iburidu

在C++中，数组被实现为指针，因此大多数情况下可以互换使用数组和指针。例如：int *p = new int[100]; 然后你可以做 p[0]=1; p[1]=50; ...等等。 - Hisham

@Iburidu 回到你的例子：cout会打印出字符串"haha"，因为它会注意到你正在尝试打印一个char*...如果你想打印地址，你可以将其强制转换为(void *)或使用语句printf("%p", p);。 - Hisham

Answer 3

你应该有类似这样的东西：

#include <iostream>
using namespace std;

在你的程序顶部。或者可以省略 using 并引用 std::cin 和 std::cout。

int main() {
    char *p;

p 是一个指针，但你还没有初始化它，所以它可能指向任何地方或者根本不指向任何地方。你需要对它进行初始化，例如：

p = new char[100];

...

    cin >> p;                      //forexample: haha

如果您已将p初始化为指向某个位置，那么这是可以的的——除非您输入太多数据，否则可能会溢出它所指向的缓冲区。对于像这样的简单测试程序来说，这是可以接受的，但在实际应用中，您需要采取措施来避免这种情况。

    char q = *p;
    cout << "&q = " << &q << endl; //&q = h

&q 是 char* 类型，指向 char 的指针。将 char* 值发送到 cout 不会打印指针的值（内存地址）；它会打印它所指向的字符串。（尽管我在运行时得到了一些奇怪的结果；可能是我漏掉了什么。）如果您想查看指针的值，请将其转换为 void*：

count << "&q = " << (void*)&q << endl;

（或者您可以使用其中一种特定于C++的转换；我不确定哪种最好。）

    cout << "q = " << q << endl;   //q = h

这里的q只是一个char，因此它会将其值作为字符打印出来：h。

    return 0;
}

- Keith Thompson

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是的，在我的代码中，我已经使用了前两行，但这很明显，所以我没有在这里放。我理解了它，但是cout << &q 必须是 cout << p，对吗？可实际上并不是。&q = "h" 而 p = "haha"。 - Iburidu

Answer 4

更好的方法是：

    int arraySize;
    cin>>arraySize;
    char *a=new char[arraySize];
    cin >> a;

- Nagendra Reddy

Answer 5

字符串文字将存储在.rdata部分中，该部分将是只读的，因此使用std cin读取它会导致程序崩溃。

第二件事，当您编写以下内容时：

char *p = "some text";

那么指针p将指向一个已分配且只读的内存，因为rdata部分肯定会被Windows加载器分配和准备，但正如我所说，.rdata无法修改

然后当你写下这个：

char q = *p;

你只将 q 赋值给了 p 的第一个字符，因为 * 返回指针当前指向的值，所以如果你尝试这样做：

++p;
q = *p;

q将保存字符'a'而不是'h'，因为指针是一个地址，它指向从第一个字符开始的一些字符，所以增加1会使指针指向第二个字符，q将保存这个值

- dev65