传入传出两不误-指针在函数中的应用

1. 指针作为函数参数

// 计算数组中所有数据元数之和
// 其中,参数pArray 和nCount分别表示数组的首地址和数组元素的个数,
// 用于向函数传入一个数组,
// pSum指向用于保存结果数据的变量,用于从函数中传出计算结果
void SumArray(int* pArray, int nCount, int* pSum )
{
    // 参数有效性检查…
    int nRes = 0; // 结果数据
    // 循环遍历整个数组,计算所有数据元数的和
    for( int i = 0; i < nCount; ++i )
    {
        // 通过pArray指针访问它所指向的函数外的nArray数组,
        // 读取其中的数据并累加到nRes中,实现向函数内传入数据
        nRes += *pArray;
        pArray++; // 指针加运算,访问数组中的下一个元素
    }

    // 通过pSum指针访问它所指向的函数外的nArraySum变量
    // 将结果数据写入这个变量,实现向函数外传出数据
    *pSum = nRes;
}

int main()
{
    // 保存结果数据的变量
    int nArraySum = 0;
    // 需要统计的数组
    int nArray[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    // 使用数组的首地址nArray传入数组,
    // 使用指向变量nArraySum的指针来接收计算结果
    SumArray(nArray, 5, &nArraySum);
    // 运算结果已经保存在nArraySum中,直接输出运算结果
    cout<<"数组中所有数据之和是 :"<<nArraySum<<endl;

    return 0;
}

在主函数中,我们将数组nArray 的首地址和指向保存结果数据的变量nArraySum的地址作为实际参数传递给数组求和函数SumArray()。这样在SumArray()函数中,我们就可以通过传入的数组地址访问整个数组,完成传入数据的功能。在完成统计后,又可以利用pSum指针,将结果数据直接保存到它所指向的函数外用于保存结果数据的变量nArraySum中,完成传出数据的功能。利用指针作为函数参数传递数据的本质,就是在主调函数和被调函数中,通过指向同一内存地址的不同指针访问相同的内存区域,从而实现数据的传递和交换。图7-3展示了指针作为函数参数访问相同内存区域的过程。

2. 指针作为函数返回值

我们可以把指针当作一种基本数据类型,除了可以用它定义变量、作为函数参数之外,自然也可以作为函数的返回值类型。跟函数的参数传递一样,函数的返回过程同样也涉及到返回数据的拷贝,当我们需要从函数内返回某个比较大体积的数据,或者是返回数据不能被拷贝时,就可以采用返回指向这个数据的指针来代替返回数据本身。例如,在单件模式的getInstace()函数中,因为需要返回的对象不能在返回过程中被复制,所以就用指针作为它的返回值,从函数内返回指向这个对象的指针来代替返回这个对象本身:

// 以SalarySys*指针作为返回值
static SalarySys* getInstance()
{
    if ( nullptr == m_pInstance )
    m_pInstance = new SalarySys();

    return m_pInstance;// 返回指向SalarySys对象的指针
}

这里需要特别注意的是,不能把一个指向函数内局部变量的指针作为返回值。这是因为函数内部定义的局部变量在函数结束后,其生命周期已经结束,内存会被自动释放,这时它的内存地址是无意义的。如果这时仍将指向这个地址的指针作为函数返回值返回给主调函数,并在主调函数中访问这个指针所指向的数据,将产生不可预料的结果。例如,如果前面的getInstance()函数是下面这个样子,虽然能够编译通过,但是在运行的时候却可能会产生非常严重的错误:

// 错误的getInstance()函数
static SalarySys* getInstance()
{
    if ( nullptr == m_pInstance )
    {
        // 定义一个局部变量sys
        SalarySys sys;
        m_pInstance = &sys; // 获得局部变量的指针
    }

    return m_pInstance;// 返回指向局部的sys对象的指针

}

int main()
{
    // …
    // 获得的指针指向getInstance()函数内的局部变量sys
    SalarySys* p = SalarySys::getInstance();
    // 局部变量sys已经被销毁,对它的访问是无意义的
    p->Input();

    //…
}

在主函数中,我们通过getInstance()函数获得的指针指向的是函数内部的一个局部对象sys,当函数调用结束后,这个对象就会被自动销毁。如果这时仍然通过这个指针试图访问这个已经被销毁的对象,其结果是不可预料的,有可能正确,也有可能错误。而这恰恰使得这个错误具有极大的隐蔽性,时而正确时而错误,很难被发现。而要消灭这个错误的最好方法就是,牢记下面的规则:以指针为返回值的函数可以返回用new全新申请的内存地址;可以返回全局变量的地址;可以返回静态变量的地址,但就是不可以返回局部变量的地址。

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