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【C++指针】搭建起程序与内存深度交互的桥梁（下）

news 来源：原创 2025/7/21 7:14:47

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往者不可谏，来者犹可追——《论语·微子篇》

译文：过去的事情已经无法挽回，未来的岁月还可以迎头赶上。

C++内存模型

new与delete动态分配内存

动态分配单个变量(例如; int* ptr = new int(10))

动态分配数组(例如 int* arr = new int[5] )

分配内存失败的情况

一维数组与指针

使用数组名/和数组名加下标访问数组中元素及其地址

使用指针访问数组中元素及其地址

二维数组与指针

行指针

函数指针

指针用作函数参数

用函数指针来传递函数

C++内存模型

栈区：由编译器自动管理，用于存储局部变量、函数参数和返回地址。每当调用一个函数时，会在栈上分配一块新的栈帧，函数执行完毕后，栈帧自动释放。

堆区：也被叫做自由存储区，由程序员手动管理。通过new操作符在堆上分配内存，使用delete操作符释放内存。

数据存储区：用于存放全局变量和静态变量。在程序启动时分配内存，程序结束时释放内存。

代码区：用于存放程序的可执行代码。代码区是只读的，防止程序在运行过程中被意外修改。

栈区和堆区区别

管理方式不同：栈区是系统自动管理的，在离开作用域时，会自动释放
空间大小不同：栈区大小操作系统预先设定，一般只有8M。如果在栈上分配的内存超过了栈的最大容量，会导致栈溢出（Stack Overflow）错误；堆区空间仅受限与物理内存空间，所以相对较大。
效率不同：栈区内存的分配和释放速度非常快，因为它只需要移动栈指针；而堆区内存分配和释放需要操作系统复杂的操作。

new与delete动态分配内存

new：动态分配内存

delete: 释放分配的内存

在堆区动态分配内存的步骤：

声明一个指针
用new运算符向系统的堆区申请一块内存，并用指针指向这块内存
通过解引用的方式，来取出这块内存中的值
当这块内存不用时，需用delete来释放它

动态分配内存的两类：

动态分配单个变量(例如; int* ptr = new int(10))

    int* p = new int(2);std::cout<<"*p的值:"<<*p<<std::endl;//打印内存中的值delete p;

解析：

int* p = new int(2);

首先在堆区new申请了一块内存，这块内存是int型，接着初始化该内存的值为2，最后返回新分配内存的地址，用一个int类型的指针来指向他。

delete p;

释放这块内存

动态分配数组(例如 int* arr = new int[5] )

    int* arry = new int[8];for(int i=0;i<8;i++){*(arry+i) = i;std::cout<<"第"<<i<<"个值"<<*(arry+i)<<std::endl;}delete[] arry;

解析：

int* arry = new int[8];

        首先new申请了一块内存，这块内存存储的是一个含有8位int型数据的数组，最后返回新分配内存的地址，用一个int类型的指针来指向他。这里的arry代表数组的首地址。

*(arry+i) = i;

        通过循环和解引用的方式为数组中每个数赋值。

delete[] arry;

        释放这块内存

分配内存失败的情况

如果需要分配含有大量的数据的数组，那么栈空间上分配是远远不够的，需要在堆区分配。但是如果内存分配失败，则会导致程序崩溃，但是我们不希望这样，我们可以在内存分配失败的时候捕捉到这个错误。

使用std::nothrow

int main(int argc, char const *argv[])
{int* arry = new(std::nothrow)int[100000];if(arry == nullptr)std::cout<<"分配内存失败"<<std::endl;else{std::cout<<"分配内存成功"<<std::endl;arry[99999] = 0;delete[] arry;}return 0;
}

一维数组与指针

使用数组名/和数组名加下标访问数组中元素及其地址

int arry[3] = {2,4,6};
std::cout<<"数组"<<std::endl;
std::cout<<arry<<std::endl;
std::cout<<&arry[0]<<std::endl;
std::cout<<arry+1<<std::endl;
std::cout<<arry+2<<std::endl;
std::cout<<arry[0]<<std::endl;
std::cout<<arry[1]<<std::endl;
std::cout<<arry[2]<<std::endl;

解析：

数组的名称/数组第一个元素的地址 是同一个地址
数组名+n：数组第n个元素的地址
数组名[n]：数组第n个元素的内容

使用指针访问数组中元素及其地址

int* p = arry;
std::cout<<"指针"<<std::endl;
std::cout<<p<<std::endl;
std::cout<<p+1<<std::endl;
std::cout<<p+2<<std::endl;
std::cout<<*(p)<<std::endl;
std::cout<<*(p+1)<<std::endl;
std::cout<<*(p+2)<<std::endl;

解析：

如果将数组名称赋给一个指针变量，实际上是将数组的首地址赋给了指针。

指针+n：数组第n个元素的地址
*(指针+n)：数组第n个元素的内容

对于C++而言

数组名[下标] 解释为 *(数组名首地址+下标)

地址[下标] 解释为 *(地址+下标)

输出

两者是一样的

二维数组与指针

在讲二维数组之前，有必要去介绍对一个一维数组名取地址

void func2()
{int a[3] = {6,7,8};std::cout<<"数组第一个元素的地址："<<a<<std::endl;std::cout<<"数组第一个元素的地址+1："<<a+1<<std::endl;std::cout<<"数组的地址："<<&a<<std::endl;//即为地址的地址，是一个行指针std::cout<<"数组的地址+1："<<&a+1<<std::endl;int (*p)[3] = &a;//正确// int *p2 = &a;//错误S
}

解析：

       我们都知道数组名a是代表数组第一个元素的地址，但是&a是数组的地址，虽然a和&a的地址是相同的，但是二者有着不同的类型。

        a的类型是 int*

        &a的类型是 int(*p)[],即行指针。

为了证明a和&a有着不同的含义，我们同时对两个地址加1测试

输出

可见数组第一个元素的地址+1后，实际上是加了4，对于16进制，c后是d,e,f,0然后进位a变为b，所以是ac变b0
而数组的地址+1后，发现并没有+4，而是+12，12是3*4得来的，因为数组有3个int型数据，每个数据占4个字节。
这也是行指针的作用，行指针+1后，实际上加上的是这一行数组组成的数组的总长度。

行指针

对于二维数组而言。

行指针格式: 数据类型 (*p)[列大小]

例如

int arry[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};

int (*p)[3] = arry;

#include<iostream>int main(int argc, char const *argv[])
{int arry[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};int (*p)[3] = arry;// 这种方式是一个行指针，也就是说该指针p指向的是二维数组中第一个包含三个int型数据的数组的地址// 对该地址进行解引用，就会得到该数组的首地址，再次解引用就会得到数组中具体的值。std::cout<<**p<<std::endl;//p为二维数组中每一行数组的地址，*p得到数组第一个元素的地址，**p得到数组元素的值std::cout<<*(*(p+1))<<std::endl;//p为二维数组中第0行数组的地址，再加1得到第1行数组的地址，解引用为第一行数组的第一个元素的地址，再解引用位第一个元素的值。std::cout<<*(*(p+1)+1)<<std::endl;//*(p+1)为第一行数组的第一个元素的地址,*(p+1)+1：再加1为第一行数组的第二个元素的地址，再解引用为第二个元素的值。std::cout<<*(p[1]+1)<<std::endl;//p[1]在c++中被解释为*(p+1)// 个人理解：// 地址 + n：// 应看这个地址的类型，即这个指针的类型，如果这个指针是行指针，那么加1就是加上这一行数组的总共的字节数//例如p+1，p是行指针，存储的是每一行数组的地址，加1其实是加上了4*3=12个字节//如果这个指针是普通指针，那么加1就是加上这个数组的单个元素的字节数//例如*(p+1)+1，*(p+1)是普通指针，存储的是数组第一个元素的地址,加1其实是加上了4个字节return 0;
}

输出

函数详解：

int (*p)[3] = arry;

        这种方式是一个行指针，也就是说该指针p指向的是二维数组中第一个包含三个int型数据的数组的地址

std::cout<<**p<<std::endl;

        p为二维数组中每一行数组的地址，*p得到数组第一个元素的地址，**p得到数组元素的值

std::cout<<*(*(p+1))<<std::endl;

        p为二维数组中第0行数组的地址，再加1得到第1行数组的地址，解引用为第一行数组的第一个元素的地址，再解引用位第一个元素的值。

std::cout<<*(*(p+1)+1)<<std::endl;

        *(p+1)为第一行数组的第一个元素的地址,*(p+1)+1：再加1为第一行数组的第二个元素的地址，再解引用为第二个元素的值。

std::cout<<*(p[1]+1)<<std::endl;

        p[1]在c++中被解释为*(p+1)

个人理解：

对于地址 + n：

应看这个地址的类型，即这个指针的类型，如果这个指针是行指针，那么加1就是加上这一行数组的总共的字节数。例如p+1，p是行指针，存储的是每一行数组的地址，加1其实是加上了4*3=12个字节
如果这个指针是普通指针，那么加1就是加上这个数组的单个元素的字节数。例如*(p+1)+1，*(p+1)是普通指针，存储的是数组第一个元素的地址,加1其实是加上了4个字节

函数指针

指针用作函数参数

如果参数是一个数组的话，必须传递数组的长度

下面用代码解释原因

#include<iostream>
void func(int* arr)
{std::cout<<"数组长度2="<<sizeof(arr)<<std::endl;for(int i =0;i<sizeof(arr)/sizeof(int);i++){std::cout<<*(arr+i)<<std::endl;}}
int main(int argc, char const *argv[])
{int arry[3] = {2,4,6};func(arry);std::cout<<"数组长度1="<<sizeof(arry)<<std::endl;  return 0;
}

输出

在函数func中，参数是一个指针变量，使用sizeof运算符的时候，会返回这个指针的大小，而指针的大小是一个常数8（在64位操作系统）；而在main函数中，arry是一个数组名，在使用sizeof运算符的时候，会返回这个数组的大小。

所以在func函数中，sizeof(arr)/sizeof(int)的值是8/4等于2，所以数组只打印了索引为0和1的值。

正确的做法是参数中加上数组长度

#include<iostream>
void func(int* arr,int len)
{std::cout<<"数组长度2="<<sizeof(arr)<<std::endl;for(int i =0;i<len;i++){std::cout<<*(arr+i)<<std::endl;}}
int main(int argc, char const *argv[])
{int arry[3] = {2,4,6};func(arry,sizeof(arry)/sizeof(int));std::cout<<"数组长度1="<<sizeof(arry)<<std::endl;  return 0;
}

输出

用函数指针来传递函数

用途：可以用一个函数来调用别的函数.

做法：将该函数的参数设置为要调用函数的指针

声明一个函数指针：

格式：返回值类型 (*函数指针名)(参数1，参数2)

通过函数指针调用函数

函数指针名(参数1，2)

在C++中，函数的名称就是函数的地址

#include<iostream>int func2(int m)
{std::cout<<"函数2"<<std::endl;return m+1;
}
int func3(int m)
{std::cout<<"函数3"<<std::endl;return m-1;
}
void func(int(*pf)(int))
{std::cout<<"准备工作"<<std::endl;int n = pf(3);std::cout<<"返回值"<<n<<std::endl;std::cout<<"收尾工作"<<std::endl;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{func(func2);func(func3);return 0;
}

函数解析：

这段代码实现了函数传递函数，通过修改参数可以让不同的函数被执行。

主要看的是void func(int(*pf)(int))

这个函数func的参数是一个函数指针

名称：pf
返回值：int
参数：int 可不加变量名

func(func2);func(func3);

这个是将需要传递的函数的名称传递过去，函数的名称就是函数的地址

输出

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编程日记 2025/7/15 19:14:56

FFmpeg开发学习：AVFormatContext结构体

1.AvFormatContext结构体是ffmpeg中用于处理多媒体文件的核心结构体之一，属于libavformat模块，主要负责描述一个多媒体文件或流的封装格式，用来打开，读取，写入，操作媒体文件（如.MP4 .mkv .flv…...

编程日记 2025/7/20 14:17:29

Ceph集群2025（Squid版）导出高可用NFS集群(上集)

#创建一个CephFS 文件系统 ceph fs volume create cephfs02#创建子卷 ceph fs subvolumegroup create cephfs02 myfsg2#查看子卷 ceph fs subvolumegroup ls cephfs02[{"name": "myfsg2"} ]创建 NFS Ganesha 集群 #例子 $ ceph nfs cluster create <c…...

编程日记 2025/7/16 21:34:38

Python----计算机视觉处理（Opencv：图像边缘检测：非极大值抑制，双阈值筛选)

一、高斯滤波边缘检测本身属于锐化操作，对噪点比较敏感，所以需要进行平滑处理。这里使用的是一个5*5的高斯核对图像进行消除噪声。二、计算图像的梯度和方向三、非极大值抑制在得到每个边缘的方向之后，其实把它们连起来边缘检测就算完了…...

编程日记 2025/7/10 4:56:05

超微服务器主板重置ipmi登录密码

超微服务器主板重置ipmi登录密码超微服务器的ipmi登录密码不对，需要重置但是bios内并没有找到可以设置的选项。以下是解决办法： 安装IPMITOOL apt install ipmitool -y执行以下命令加载模块： modprobe ipmi_watchdog modprobe ipmi_po…...

编程日记 2025/7/18 11:21:04

【react18】react项目使用mock模拟后台接口

前后端分离项目，后端还没有接口的时候，前端可以使用mockjs的技术实行假数据的模拟。这里使用的是mock的库msw实现这个业务. MSW msw是mock的工具，官网地址是在这里使用步骤 1.安装msw npm install mswlatest --save-dev2.新建存放mock接…...

编程日记 2025/7/20 10:01:53

阿里云国际站代理商：如何通过Serverless调用GPU资源？

1.采用支持GPU资源的Serverless系统选择支持GPU资源的Serverless系统，如Dilu系统，它通过内省弹性（introspectiveelasticity）机制，提供细粒度和自适应的二维协同扩展机制，支持GPU资源按需分配。 2.系统…...

编程日记 2025/7/17 12:58:27

CI/CD(三) 安装nfs并指定k8s默认storageClass

一、NFS 服务端安装（主节点 10.60.0.20） 1. 安装 NFS 服务端 sudo apt update sudo apt install -y nfs-kernel-server 2. 创建共享目录并配置权限 sudo mkdir -p /data/k8s sudo chown nobody:nogroup /data/k8s # 允许匿名访问 sudo chmod 777 /dat…...

编程日记 2025/7/18 7:38:56

Ae 效果详解：音频波形

Ae菜单：效果/生成/音频波形 Generate/Audio Waveform 音频波形 Audio Waveform效果可以可视化音频信号，能以多种方式显示音频波形，包括沿开放或闭合的蒙版路径显示。本效果适用于所有色深模式（8-bpc、16-bpc、32-bpc）…...

编程日记 2025/7/19 1:10:09

S7-1200对V90 PN进行位置控制的三种方法

S7-1200系列PLC通过PROFINET与V90 PN伺服驱动器搭配进行位置控制，实现的方法主要有以下三种： ? 方法一、在PLC中组态位置轴工艺对象，V90使用标准报文3，通过MC_Power、MC_MoveAbsolute等PLC Open标准程序块进行控制, 这种控制方式属于中央控制方式（位置控制在PLC中计算，驱…...

编程日记 2025/7/16 5:25:27

C++内存模型

new与delete动态分配内存

动态分配单个变量(例如; int* ptr = new int(10))

动态分配数组(例如 int* arr = new int[5] )

分配内存失败的情况

一维数组与指针

使用数组名/和数组名加下标访问数组中元素及其地址

使用指针访问数组中元素及其地址

二维数组与指针

行指针

函数指针

指针用作函数参数

用函数指针来传递函数

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