4.7  指针和自由存储空间

在第3章的开头，提到了计算机程序在存储数据时必须跟踪的3种基本属性。为了方便，这里再次列出了这些属性：

信息存储在何处；

存储的值为多少；

存储的信息是什么类型。

您使用过一种策略来达到上述目的：定义一个简单变量。声明语句指出了值的类型和符号名，还让程序为值分配内存，并在内部跟踪该内存单元。

下面来看一看另一种策略，它在开发C++(www.cppentry.com)类时非常重要。这种策略以指针为基础，指针是一个变量，其存储的是值的地址，而不是值本身。在讨论指针之前，我们先看一看如何找到常规变量的地址。只需对变量应用地址运算符（&），就可以获得它的位置；例如，如果home是一个变量，则&home是它的地址。程序清单4.14演示了这个运算符的用法。

程序清单4.14  address.cpp

显示地址时，该实现的cout使用十六进制表示法，因为这是常用于描述内存的表示法（有些实现可能使用十进制表示法）。在该实现中，donuts的存储位置比cups要低。两个地址的差为0x0065fd44 - 0x0065fd40（即4）。这是有意义的，因为donuts的类型为int，而这种类型使用4个字节。当然，不同系统给定的地址值可能不同。有些系统可能先存储cups，再存储donuts，这样两个地址值的差将为8个字节，因为cups的类型为double。另外，在有些系统中，可能不会将这两个变量存储在相邻的内存单元中。

使用常规变量时，值是指定的量，而地址为派生量。下面来看看指针策略，它是C++(www.cppentry.com)内存管理编程(www.cppentry.com)理念的核心（参见旁注"指针与C++(www.cppentry.com)基本原理"）。

指针与C++(www.cppentry.com)基本原理

面向对象编程(www.cppentry.com)与传统的过程性编程(www.cppentry.com)的区别在于，OOP强调的是在运行阶段（而不是编译阶段）进行决策。运行阶段指的是程序正在运行时，编译阶段指的是编译器将程序组合起来时。运行阶段决策就好比度假时，选择参观哪些景点取决于天气和当时的心情；而编译阶段决策更像不管在什么条件下，都坚持预先设定的日程安排。

运行阶段决策提供了灵活性，可以根据当时的情况进行调整。例如，考虑为数组分配内存的情况。传统的方法是声明一个数组。要在C++(www.cppentry.com)中声明数组，必须指定数组的长度。因此，数组长度在程序编译时就设定好了；这就是编译阶段决策。您可能认为，在80%的情况下，一个包含20个元素的数组足够了，但程序有时需要处理200个元素。为了安全起见，使用了一个包含200个元素的数组。这样，程序在大多数情况下都浪费了内存。OOP通过将这样的决策推迟到运行阶段进行，使程序更灵活。在程序运行后，可以这次告诉它只需要20个元素，而还可以下次告诉它需要205个元素。

总之，使用OOP时，您可能在运行阶段确定数组的长度。为使用这种方法，语言必须允许在程序运行时创建数组。稍后您看会到，C++(www.cppentry.com)采用的方法是，使用关键字new请求正确数量的内存以及使用指针来跟踪新分配的内存的位置。

在运行阶段做决策并非OOP独有的，但使用C++(www.cppentry.com)编写这样的代码比使用C语言简单。

处理存储数据的新策略刚好相反，将地址视为指定的量，而将值视为派生量。一种特殊类型的变量-指针用于存储值的地址。因此，指针名表示的是地址。*运算符被称为间接值（indirect velue）或解除引用（dereferencing）运算符，将其应用于指针，可以得到该地址处存储的值（这和乘法使用的符号相同；C++(www.cppentry.com)根据上下文来确定所指的是乘法还是解除引用）。例如，假设manly是一个指针，则manly表示的是一个地址，而*manly表示存储在该地址处的值。*manly与常规int变量等效。程序清单4.15说明了这几点，它还演示了如何声明指针。

程序清单4.15  pointer.cpp

图4.8  硬币的两面