编辑“︁C++ 与 C 指针”︁

<big>'''C++与C指针'''</big>

== 介绍 ==

在C++和C的交互中，指针是一个核心概念。由于C++是C的超集，它继承了C的指针机制，并在此基础上扩展了更安全的智能指针等功能。理解C++与C指针的交互对于编写兼容性代码、调用C库或优化性能至关重要。本页将详细介绍C++和C指针的基本概念、差异、交互方式以及实际应用。

== C指针基础 ==

C语言中的指针是一个变量，其值为另一个变量的内存地址。指针的基本操作包括声明、初始化和解引用。

=== 指针声明与初始化 ===

在C中，指针的声明语法如下：

<syntaxhighlight lang="c">
int *ptr;  // 声明一个指向int的指针
</syntaxhighlight>

指针可以通过取地址运算符（<code>&</code>）初始化：

<syntaxhighlight lang="c">
int num = 10;
int *ptr = &num;  // ptr现在指向num的地址
</syntaxhighlight>

=== 解引用指针 ===

解引用指针（使用<code>*</code>运算符）可以访问或修改指针指向的值：

<syntaxhighlight lang="c">
int value = *ptr;  // value现在等于10
*ptr = 20;         // 修改num的值为20
</syntaxhighlight>

== C++指针扩展 ==

C++保留了C指针的所有功能，同时引入了更安全的替代方案（如引用和智能指针）。然而，在与C代码交互时，原始指针仍然是必要的。

=== C++中的原始指针 ===

C++的原始指针语法与C完全一致：

<syntaxhighlight lang="cpp">
int num = 42;
int *ptr = &num;
std::cout << *ptr;  // 输出42
</syntaxhighlight>

=== C++引用与指针的区别 ===

C++引入了引用（<code>&</code>），它是变量的别名，语法更简洁：

<syntaxhighlight lang="cpp">
int num = 42;
int &ref = num;  // ref是num的引用
ref = 100;      // 修改num的值
</syntaxhighlight>

引用与指针的区别：
* 引用必须初始化且不能重新绑定。
* 引用没有空值（null），而指针可以为<code>nullptr</code>。

== C++与C指针交互 ==

由于C++和C的ABI（应用二进制接口）兼容，它们的指针可以互相传递。以下是常见的交互场景：

=== 在C++中调用C函数 ===

假设有一个C库函数：

<syntaxhighlight lang="c">
// myclib.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void modify_int(int *ptr);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
</syntaxhighlight>

在C++中调用：

<syntaxhighlight lang="cpp">
#include "myclib.h"

int main() {
    int value = 5;
    modify_int(&value);  // 传递指针给C函数
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

=== 在C中调用C++函数 ===

C++函数可以通过<code>extern "C"</code>导出为C兼容接口：

<syntaxhighlight lang="cpp">
// mycpplib.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void cpp_function(int *ptr);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
</syntaxhighlight>

实现：

<syntaxhighlight lang="cpp">
#include "mycpplib.h"
#include <iostream>

void cpp_function(int *ptr) {
    *ptr *= 2;  // 修改指针指向的值
}
</syntaxhighlight>

在C中调用：

<syntaxhighlight lang="c">
#include "mycpplib.h"

int main() {
    int num = 10;
    cpp_function(&num);  // 调用C++函数
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

== 指针安全性与常见问题 ==

=== 空指针与野指针 ===

* '''空指针'''：未初始化的指针或显式设置为<code>nullptr</code>（C++11）/<code>NULL</code>。
* '''野指针'''：指向已释放内存的指针。

示例：

<syntaxhighlight lang="cpp">
int *ptr = nullptr;  // 安全的空指针
int *wild_ptr;       // 未初始化，危险！
</syntaxhighlight>

=== 内存泄漏 ===

在C++中，动态分配的内存必须手动释放：

<syntaxhighlight lang="cpp">
int *ptr = new int(10);
delete ptr;  // 必须释放
</syntaxhighlight>

== 实际案例：C/C++混合项目 ==

假设有一个项目，C部分处理硬件接口，C++部分实现业务逻辑：

=== C头文件（硬件接口） ===

<syntaxhighlight lang="c">
// hardware.h
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

void read_sensor(int *value);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
</syntaxhighlight>

=== C++业务逻辑 ===

<syntaxhighlight lang="cpp">
#include "hardware.h"
#include <iostream>

class SensorReader {
public:
    void update() {
        int sensor_value;
        read_sensor(&sensor_value);  // 调用C函数
        std::cout << "Sensor value: " << sensor_value << std::endl;
    }
};
</syntaxhighlight>

== 总结 ==

* C++完全兼容C指针，但推荐使用更安全的替代方案（如引用、智能指针）。
* 通过<code>extern "C"</code>可以实现C/C++指针的无缝交互。
* 始终注意指针安全性（空指针、野指针、内存泄漏）。

== 参见 ==

* [[C++智能指针]]
* [[C++与C互操作性]]
* [[指针与内存管理]]

[[Category:编程语言]]
[[Category:C++]]
[[Category:C++ 与 C 交互]]