【C++系列】指標物件和物件指標的區別

叶小知發表於2024-06-05
C++指標物件

在 ListNode dummy(0);ListNode* cur = &dummy; 中，& 是取地址運算子，用來獲取變數 dummy 的地址。具體如下：

  • ListNode dummy(0);：建立了一個型別為 ListNode 的物件 dummy，其值初始化為 0。
  • &dummy：取 dummy 物件的地址。& 運算子用於獲取變數的記憶體地址。
  • ListNode* cur = &dummy;：宣告瞭一個指向 ListNode 型別的指標 cur，並將其初始化為指向 dummy 的地址。

在 ListNode* dummy = new ListNode(0); ListNode* cur = dummy; 中，dummy 是連結串列指標。具體如下：

  • ListNode* dummy = new ListNode(0);：建立了一個型別為 ListNode* 的連結串列指標dummy，其值初始化為 ListNode(0)。
  • new ListNode(0)：例項化一個ListNode(0) 物件。
  • ListNode* cur = dummy;：宣告瞭一個 ListNode 型別的指標 cur，並將其初始化為 dummy 指標。

為什麼使用 &dummy？

使用 &dummy 主要是為了簡化連結串列的操作。具體來說：

  1. 簡化連結串列操作：

    • dummy 是一個虛擬頭節點，它的存在使得我們不必處理連結串列頭部的特殊情況（比如在空連結串列上插入第一個節點，或者在連結串列頭部插入新節點）。
    • 透過使用 dummy，所有插入操作都可以統一處理，不需要額外的條件判斷。

  2. 指標操作：

    • cur 是一個指標，用於遍歷和構建新連結串列。
    • 將 cur 初始化為 dummy 的地址，這樣在向連結串列中新增第一個節點時，dummy.next 可以直接指向新節點，並且後續操作都可以透過更新 cur 來進行。

區別

  1. 記憶體分配方式：

    • ListNode dummy(0); 是在棧上分配的記憶體。棧上的記憶體會在超出作用域時自動釋放。
    • ListNode* dummy = new ListNode(0); 是在堆上分配的記憶體。堆上的記憶體不會自動釋放，需要手動呼叫 delete 來釋放，防止記憶體洩漏。

  2. 指標的使用：

    • ListNode dummy(0); ListNode* cur = &dummy; 這裡 dummy 是一個物件，cur 是指向 dummy 的指標。
    • ListNode* dummy = new ListNode(0); ListNode* cur = dummy; 這裡 dummy 本身就是一個指標，指向堆上的 ListNode 物件，cur 也指向同一個物件。

優缺點

在棧上分配記憶體

優點：

  • 自動管理記憶體：函式退出時，棧上的記憶體會自動釋放，無需手動管理。
  • 更快的記憶體分配和釋放：棧上的記憶體操作通常比堆上的快。

缺點：

  • 生命週期受限：棧上的物件在函式返回後就被釋放，不適合需要在函式外部長期使用的物件。

在堆上分配記憶體

優點：

  • 生命週期靈活：可以手動控制物件的生命週期，適合需要在函式外部長期使用的物件。

缺點：

  • 手動管理記憶體：需要手動釋放記憶體，否則會導致記憶體洩漏。
  • 相對較慢的記憶體分配和釋放：堆上的記憶體操作通常比棧上的慢。

在 C++ 中，. 和 -> 運算子用於訪問物件的成員：

  • . 運算子用於直接訪問物件的成員。
  • -> 運算子用於透過指標訪問物件的成員。

區別

  • dummy.next：dummy 是一個物件，透過 . 運算子直接訪問 dummy 的成員 next。
  • dummy->next：dummy 是一個指向物件的指標，透過 -> 運算子訪問指標指向的物件的成員 next。

具體示例

棧上分配物件

ListNode dummy(0);       // dummy 是一個物件
ListNode* cur = &dummy;  // cur 是指向 dummy 的指標
cur->next = new ListNode(1);  // 透過 cur 指標訪問 next 成員
ListNode* head = dummy.next;  // 直接透過物件 dummy 訪問 next 成員

在這個例子中：

  • dummy 是一個 ListNode 物件，可以直接使用 dummy.next 訪問其成員。
  • cur 是一個指向 dummy 的指標，使用 cur->next 訪問 dummy 的成員。

堆上分配物件

ListNode* dummy = new ListNode(0);  // dummy 是一個指向 ListNode 物件的指標
ListNode* cur = dummy;  // cur 和 dummy 都是指向同一物件的指標
cur->next = new ListNode(1);  // 透過 cur 指標訪問 next 成員
ListNode* head = dummy->next;  // 透過 dummy 指標訪問 next 成員

在這個例子中：

  • dummy 是一個指向 ListNode 物件的指標，需要使用 dummy->next 訪問其成員。
  • cur 同樣是一個指向 ListNode 物件的指標，使用 cur->next 訪問其成員。

總結

在使用棧上分配的物件時，使用 . 運算子訪問成員，因為我們直接處理的是物件本身。而在使用堆上分配的物件時，使用 -> 運算子訪問成員，因為我們處理的是指向物件的指標。

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