本篇是第一篇，介紹指針的本質(zhì)是什么。
在相當(dāng)一部分的C++教程中，講到指針時(shí)，基本上都會(huì)舉swap(int a,int b)這個(gè) 數(shù)據(jù)交換的例子。我也同樣愿意舉這個(gè)例子作為講述指針的開(kāi)始。
下面是類(lèi)的代碼內(nèi)容：
//……限于篇幅，只留說(shuō)明問(wèn)題的部分內(nèi)容……
定義部分：
public:
void swap(int a,int b);
實(shí)現(xiàn)部分：
void CPointerResearch::swap(int x,int y)
{
int nTmp = x;
x = y;
y = nTmp;
}
下面是測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果：
輸入：
100， 200
輸出（執(zhí)行swap函數(shù)后）：
100， 200
Press any key to continue
可以很清楚的看出，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
我們來(lái)假想一下程序員寫(xiě)這樣程序時(shí)的心里：有兩個(gè)小框，甲框放數(shù)字為100的卡片，乙框放數(shù)字為200的卡片，現(xiàn)將兩張卡片交換一下位置，變成甲框存放數(shù)字為200的卡片，乙框存放數(shù)字為100的卡片。
這樣的想法有問(wèn)題嗎？答案很明確，一點(diǎn)點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有！想法完全正確，他（她）只要確實(shí)是這樣做的，卡片交換就一定能成功。但為什么上面的程序模擬這樣的執(zhí)行過(guò)程，結(jié)果卻不是想要的呢？要想徹底弄明白這個(gè)問(wèn)題，我們必須認(rèn)識(shí)問(wèn)題的根本，即這個(gè)問(wèn)題的本質(zhì)是什么，這才是真正解決問(wèn)題。
我們來(lái)深入分析一下上面那個(gè)看似簡(jiǎn)單的假想情景。第一，有兩個(gè)框，這是確定的事實(shí)，毋庸置疑。第二，框里都裝有卡片，并且上面的數(shù)字不同，這個(gè)是不爭(zhēng)的事實(shí)。第三，交換卡片過(guò)程中，雖然兩個(gè)框都沒(méi)挪動(dòng)，但里面的卡片都有挪動(dòng)。第四，卡片挪動(dòng)是從一個(gè)框挪到另一個(gè)框。正是有了這四點(diǎn)作保證，卡片才得以成功交換。換句話說(shuō)，上面的數(shù)據(jù)交換程序的執(zhí)行交換過(guò)程如果滿足這四個(gè)條件的話，計(jì)算機(jī)執(zhí)行后輸出的結(jié)果就一定是我們期待的正確結(jié)果。那么，至此出錯(cuò)原因已很明確，就是計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程中，上面這四點(diǎn)至少有一點(diǎn)一定不符合。下面一一分析。
第一， 從輸入條件看。
輸入條件是int a =100;int b= 200;從這兩個(gè)C++語(yǔ)句我們可以看出，兩個(gè)“框”已經(jīng)有了，分別是a和b，也就是說(shuō)具備了第一個(gè)條件。此外，甲框（a）放了數(shù)字為100的卡片（int a=100;）, 乙框（b）放了數(shù)字為200的卡片（int b=200;），這說(shuō)明第二個(gè)條件也具備。從輸入條件已經(jīng)看不出什么其它的有用的信息。至此我們已經(jīng)可以判斷出問(wèn)題出在后兩個(gè)條件有不滿足的地方。
第二， 從swap函數(shù)體看。
函數(shù)體 int nTmp = x; x = y; x = nTmp;是最典型的只用三行代碼就實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的代碼。沒(méi)問(wèn)題，在執(zhí)行這三行代碼前和執(zhí)行后分別打印輸出就可以看得一清二楚，確實(shí)實(shí)現(xiàn)交換了。這說(shuō)明上面的第四個(gè)條件也滿足，因?yàn)檫@三行代碼就是“從甲框拿x卡片放到地上，再把乙框的y卡片放入甲框，最好將地上的那張卡片（就是x卡片）揀起來(lái)放到乙框中去”。那么，到現(xiàn)在可以說(shuō)明問(wèn)題出在第三個(gè)條件不滿足。我們?cè)倮^續(xù)分析下去。
第三， 從swap函數(shù)聲明看。
從數(shù)據(jù)交換的程序代碼看，也就只剩這么一點(diǎn)東西還沒(méi)有去分析一下。我們的執(zhí)行過(guò)程其實(shí)又有幾個(gè)分步驟：
首先，輸入：int a= 100; int b= 200;這只是賦值操作，肯定沒(méi)有問(wèn)題。
其次，執(zhí)行：步驟1，為調(diào)swap(int x,int y)函數(shù)做準(zhǔn)備，將a傳給x，b傳給y。
步驟2，執(zhí)行swap(x, y)，就是執(zhí)行函數(shù)體內(nèi)容。步驟2在上面已經(jīng)得到驗(yàn)證，沒(méi)問(wèn)題。
最后，執(zhí)行完畢在主函數(shù)里輸出a和b：100，200，這是調(diào)C＋＋標(biāo)準(zhǔn)輸出函數(shù)輸出的，提供什么數(shù)據(jù)就如實(shí)地輸出來(lái)。這也沒(méi)問(wèn)題。
至此，問(wèn)題已經(jīng)可以定位，就在“其次”里的“步驟1”！對(duì)這一步的執(zhí)行過(guò)程再繼續(xù)細(xì)分，就是：將甲框（輸入的a）的數(shù)字為100的卡片放到丙框（swap函數(shù)的參數(shù)x）注1, 將乙框（b）的數(shù)字為200的卡片放到丁框（swap函數(shù)的參數(shù)y）。程序接下來(lái)就是執(zhí)行“其次”里的“步驟2”，也即進(jìn)入函數(shù)體執(zhí)行，這時(shí)候在悄悄的把丙框和丁框的卡片相交換。可見(jiàn)原來(lái)交換的是丙框和丁框！甲框和乙框原來(lái)是什么樣還是什么樣。這當(dāng)然不會(huì)看到期望的輸出。
所以解決問(wèn)題的根本是必須要“找對(duì)框”，只交換想要交換的“框”。對(duì)這個(gè)“找對(duì)框”的真正理解程度會(huì)直接反映出對(duì)指針的真正理解程度。 這樣，可能的解決方法比如：
基于指針的swap方法（直接拿甲框和乙框的卡片并進(jìn)行交換，根本就沒(méi)有丙框和丁框）：
void CPointerResearch::swap(int* x,int* y){
int nTmp = *x;
*x = *y;
*y = nTmp;
}
基于引用的swap方法（不直接用丙框（而是引用到甲框）和丁框（而是引用到乙框））：
void CPointerResearch:: swap (int& x,int& y){
int nTmp = x;
x = y;
y = nTmp;
}
注1：本文舉的假想例子主要是為了說(shuō)明問(wèn)題，但例子不一定很貼切。“將甲框（輸入的a）的數(shù)字為100的卡片放到丙框（swap函數(shù)的參數(shù)x）”這句話，更貼切的說(shuō)應(yīng)該是“甲框有跟線系在數(shù)字為100的卡片上，現(xiàn)在執(zhí)行“a傳給x”操作，就是說(shuō)丙框要拉一根線出來(lái)也系到那張數(shù)字為100的卡片上”。
本篇內(nèi)容強(qiáng)調(diào)的就是一點(diǎn)，“什么是指針？指針的本質(zhì)是什么？”。理解指針的本質(zhì)是學(xué)習(xí)指針的關(guān)鍵所在。特別是初學(xué)指針者，如果能把這個(gè)swap函數(shù)真正搞明白，那么對(duì)指針的理解應(yīng)該說(shuō)已經(jīng)有了一定的功底。如果很浮躁或很膚淺的去看待指針，是不會(huì)真正掌握指針的豐富內(nèi)涵的。用指針，要用，那就要用到“沒(méi)指針，就感覺(jué)不知道如何是好”這個(gè)地步。否則用指針也沒(méi)太大的意思，又容易出錯(cuò)，不止怎么排除，自己可能興趣也不高。