c++指针:在不改变地址的情况下改变内容

C++ Pointer: changing the contents without changing the address?

本文关键字:改变 情况下 地址 c++ 指针      更新时间:2023-10-16
MyCustomObject * object=new MyCustomObject();

假设对象指针被我的许多类使用,但突然我想在不改变地址的情况下改变指针的内容。

我认为object = new MyCustomObject()会给对象一个新的指针地址是错误的吗?我希望新对象不改变指针地址(是的,我将确保清理旧对象)。

一般来说,最好是改变一个对象的属性(通过调用它的方法),而不是删除它并创建一个新的。特别是,您可以通过赋值完全替换对象,例如:

*object = MyCustomObject(); // Replace object with the result of default constructor.

可以使用对象的现有实例(例如,您为此目的定义的某个静态对象)或返回所需对象的函数的结果来代替默认构造函数。

但是,您可以通过调用析构函数来删除对象,但保留其空间,并且您可以通过使用位置new: 在同一位置创建新对象。
#include <iostream>
class MyObject
{
public:
    MyObject()  { std::cout << "I was created at " << (void *) this << ".n"; }
    ~MyObject() { std::cout << "Farewell from "    << (void *) this << ".n"; }
};

int main(void)
{
    // Allocate space and create a new object.
    MyObject *p = new MyObject;
    // Destroy the object but leave the space allocated.
    p->~MyObject();
    // Create a new object in the same space.
    p = new (p) MyObject;
    // Delete the object and release the space.
    delete p;
    return 0;
}

在调用析构函数和位置new之后,指向旧对象的指针指向新对象,因为它位于旧对象所在的位置。

内存中的对象

这是一个理解c++中对象的内存工作方式的问题

假设我们有以下对象:

class SimpleObject
{
public:
    char name[16];
    int age;
};

它的大小将是20。(在大多数平台)。所以在内存中它看起来像这样:

Bytes
name             age
0000000000000000|0000|

您可以手动更改内存,以便您可以通过以下操作创建对象:

//Manual assigment
staticMemory[0] = 'F';
staticMemory[1] = 'e';
staticMemory[2] = 'l';
staticMemory[3] = 0;
int* age = reinterpret_cast<int*>(&staticMemory[16]);
*age = 21;

您可以通过执行以下操作来证明对象已成功创建:

printf("In static manual memory the name is %s %d years oldn",
     reinterpret_cast<SimpleObject*>(staticMemory)->name
     ,reinterpret_cast<SimpleObject*>(staticMemory)->age);
输出:

在静态手动内存中,名字是Fel 21岁

由于明显的实际原因,这在现实生活中没有使用,但它有助于理解对象是如何存储的。

<标题>新操作符

New操作符基本如下:

  1. 在堆内存中以字节为单位分配对象的大小
  2. 调用对象构造函数来填充内存

根据实现的不同会更复杂,但思想是一样的。

如果构造函数是:

SimpleObject::SimpleObject(const char* name,int age)
{
    memcpy(this->name,name,16);
    this->age = age;
}
这个代码:

SimpleObject* dynamicObject = new SimpleObject("Charles",31);

几乎等同于:

SimpleObject* dynamicMemoryObject = (SimpleObject*)malloc( sizeof(SimpleObject) );
memcpy(dynamicMemoryObject->name,"Charles",16);
dynamicMemoryObject->age = 31;    

就像我说的,比那要复杂一点,但思想是一样的。

替换内存中的对象

现在理解了这一点,有许多方法可以在相同的内存空间中替换对象,最常见的方法是放置new。下面有很多例子:

#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <new>
class SimpleObject
{
public:
    char name[16];
    int age;
    SimpleObject(const char* name,int age);
    SimpleObject()
    {
    }
};

SimpleObject::SimpleObject(const char* name,int age)
{
    memcpy(this->name,name,16);
    this->age = age;
}
//Object in static memory
SimpleObject staticObject;
//20 bytes in static memory
char staticMemory[20];
int main()
{
    //Manual assigment
    staticMemory[0] = 'F';
    staticMemory[1] = 'e';
    staticMemory[2] = 'l';
    staticMemory[3] = 0;
    int* age = reinterpret_cast<int*>(&staticMemory[16]);
    *age = 21;
    printf("In static manual memory the name is %s %d years oldn",
        reinterpret_cast<SimpleObject*>(staticMemory)->name
        ,reinterpret_cast<SimpleObject*>(staticMemory)->age);
    //Static object
    new (&staticObject) SimpleObject("John",23);
    printf("In static object the name is %sn",staticObject.name);
    //Static memory
    SimpleObject* staticMemoryObject = reinterpret_cast<SimpleObject*>(staticMemory);
    new (staticMemoryObject) SimpleObject("Jenny",21);
    printf("In static memory the name is %sn",staticMemoryObject->name);
    //Dynamic memory (heap)
    void* dynamicMemoryObject = malloc( sizeof(SimpleObject) );
    new (dynamicMemoryObject) SimpleObject("Xavier",22);
    printf("In dynamic memory the name is %sn",reinterpret_cast<SimpleObject*>(dynamicMemoryObject)->name);
    free(dynamicMemoryObject);
    //Dynamic object
    SimpleObject* dynamicObject = new SimpleObject("Charles",31);
    printf("In a dynamic object the name is %sn",dynamicObject->name);
    printf("Pointer of dynamic object is %8Xn",dynamicObject);
    //Replacing a dynamic object with placement new
    new (dynamicObject) SimpleObject("Charly",31);
    printf("New name of dynamic object is %sn",dynamicObject->name);
    printf("Pointer of dynamic object is %8Xn",dynamicObject);
    //Replacing a dynamic object with stack object
    SimpleObject stackObject("Charl",31);
    memcpy(dynamicObject,&stackObject,sizeof(SimpleObject));
    printf("New name of dynamic object is %sn",dynamicObject->name);
    printf("Pointer of dynamic object is %8Xn",dynamicObject);
    //Replacing a dynamic object with a new allocation
    dynamicObject = new SimpleObject("Sandy",22);
    printf("New name of dynamic object is %sn",dynamicObject->name);
    printf("Pointer of dynamic object is %8Xn",dynamicObject);
    return 0;
}
与输出:

在静态手动内存中,名字是Fel 21岁

静态对象的名称是John

静态内存中的名字是Jenny

在动态内存中名为Xavier

在动态对象中,名称是Charles

动态对象指针为4F8CF8

动态对象的新名称为Charly

动态对象指针为4F8CF8

动态对象的新名称为Charl

动态对象指针为4F8CF8

动态对象的新名称为Sandy

动态对象指针为FD850

我想你对指针和对象的概念有困难。

对象是某种类型的实例。可以是像int这样的基类型,也可以是像struct或类这样的用户自定义类型。

使用new操作符,在进程的内存中创建一个这种类型的新实例,称为堆,它就像一个房间,里面有一堆衣服。所以如果你创建一个t恤的新实例,就像你出去买了一件t恤,然后把它扔到那堆东西里。你知道在某个地方有一个t恤的实例,但是你不知道在哪里。

指针指向一个对象(通常是)。把它想象成一根绳子,一端系在你的t恤上,另一端系在你身上。这可以让你拿出你的t恤,用它做点什么。t恤上可以系上多根绳子,由不同的人抓住每一根,每个人都可以把它拉出来使用。记住,这里只有一件t恤,只是指向它的多个指针。

复制指针就像在对象上附加了一个新的字符串。你可以将一个指针赋值给另一个tshirt* x = new tshirt(); tshirt* y = x;

指针有点危险,因为它实际上不能指向任何东西。通常,当程序员想要识别指针无效时,他们会将其赋值给NULL,这是一个值0。在c++ 11中,出于类型安全的考虑,应该使用nullptr而不是NULL

此外,如果在指针上使用delete操作符,则删除了它所指向的对象。刚才删除的指针和该指针的任何副本都被称为悬空的,这意味着它指向一个实际上不包含有效对象的内存位置。作为一名程序员,你必须将这些指针的值设置为NULL/nullptr,否则你将很难跟踪代码中的错误。

悬空指针问题可以使用像std::unique_ptr和其他智能指针来缓解(如果您通过该链接,将鼠标悬停在"动态内存管理"上以获取更多指针包装器的信息)。这些包装器试图阻止您无意中创建悬空指针和内存泄漏。

内存泄漏是当您使用new操作符创建对象时,然后丢失指向该对象的指针。回到衣服堆的比喻,这就像你掉了一根绳子,因此忘记了你有一件t恤,所以你出去买了另一件。如果你继续这样做,你会发现你的一堆衣服可能会填满房间,最终导致房间爆炸,因为你没有更多的空间放更多的t恤。

回到你的问题,要更改使用new操作符创建的对象的内容,可以使用间接操作符(*)解引用该指针,也可以使用结构解引用操作符(->)调用成员函数或获取/设置对象的成员值。你是正确的,object = new MyCustomObject()将给你一个新的指针地址,因为它已经创建了一个新的对象。如果你只想要一个指向同一个对象的新指针,你可以这样做:

MyCustomObject* pObject1 = new MyCustomObject();
// ... do some stuff ...
pObject1->doStuff();
(*pObject1).doMoreStuff();
pObject1->value = 3;
(*pObject1).value = 4;
// ... do some stuff ...
// This copies the pointer, which points at original object instance
MyCustomObject* pObject2 = pObject1;
// Anything done to object pointed at by pObject2 will be seen via going
// through pointer pObject1.
pObject2->value = 2;
assert(pObject1->value == 2); // asserting that pObject1->value == pObject2->value

请注意,我在变量名前加上了p,我(和其他人)使用它可以让我一眼确定变量是对象还是指向对象的指针。

对象可以直接在函数调用堆栈上创建,不需要new关键字。

MyCustomObject object1;    // Note: no empty parenthesis ().
MyCustomObject object2(1); // Only use parenthesis if you actually are passing parameters.

这些对象在函数调用结束时(或在某些情况下更早)自动销毁。

先进

我认为这不是你真正想要的,但我只是为了完整而添加了它。

有对位置new的引用,它重用了已经分配的内存。这是一个有效但相当高级的功能。在执行到位的new(即pObject1 = new (pObject1) MyCustomObject())之前,必须小心地通过指针(即pObject1->~MyCustomObject())调用析构函数,否则可能会发生资源泄漏(文件或可能保持打开状态或其他资源可能未被清理)。

好运。

指针是对象,所以如果您执行new Object(),则创建一个新的指针,但具有前一个指针的函数将看不到它。如果你想改变内容,你可以这样做,因为所有知道指针的其他对象都会引用你的对象包含的值。它有点类似于全局变量。所以你可以传递指针,所有的函数在访问对象的时候都会看到你的改变。

每次通过new操作符创建一个新对象时,系统都会在堆上为它寻找一个好的地址。你不能命令它给你一个特定的地址,即使你知道它是免费的和可用的。

你唯一能做的就是改变属性对象的特定地址,如存储在int变量中的数字。

你是对的,运算符new返回一个新地址,或者说是系统决定的地址。

实现返回相同地址的分配器,并在new和delete操作符重载中使用。