7-1 指標(pointer)
記憶體-位址
當宣告一個變數並賦予它初值後，我們可以確定這個值一定存放在電腦記憶體的某個地方，問題是它到底放在哪裡呢 ? 在地球表面上我們可以用經緯度來標定一個位置，而在電腦裡要標定記憶體中的某個位置則是要靠「位址(address)」
我們在寫程式時可以用 cout << a 來印出變數 a 的值，但大家必須了解背後的實際動作是將儲存 a 的那塊記憶體內容印出來。
眼尖的同學應該注意到了上圖中的位址每一個相差 4，這是因為我們以 int 型別的變數為例，而 int 的大小是 4 byte，所以每個 int 都要在記憶體中佔掉 4 byte 的空間。若是我們使用 double 型別，則每個變數都會佔掉 8 byte 的空間。
由於每次程式載入記憶體執行時可能都在不同的位置，因此這次變數 a 儲存在 0x22ff18 不表示下次執行時它也會儲存在 0x22ff18。使用取址(address-of)運算子 &可以取得變數目前在記憶體中的位址。
int a = 2, b = 3;
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
指標變數
在 C/C++ 中用來儲存位址的是一種特殊型別的變數－指標(pointer)變數
宣告
資料型別 *變數名稱; // 注意前面有個 * 號
範例
int *pNumber; // 宣告一個名為 pNumber 的指標變數，用來指向一個 int 型別的變數
float *pF = nullptr; // 宣告一個名為 pF 的指標變數，用來指向一個 float 型別的變數，
//並給定指標的初值為 nullptr，即不指向任何地方的空指標。
取址(address-of)運算子 &
在變數名稱前加上一個取址運算子(&)可以取得該變數的位址。
int a = 6;
int *pA = nullptr;
pA = &a; // 取得變數 a 的位址並儲存在指標 pA 中
提領(dereference)運算子 *
在指標變數名稱前加上一個提領運算子 *， 可以 讀/寫 它所指向變數的值。
int a = 6, b = 5;
int *pNum = nullptr;
pNum = &a;
cout << *pNum << endl;
pNum = &b;
cout << *pNum << endl;
int a = 6, b = 5;
int *pNum = nullptr;
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
pNum = &a;
*pNum = 5;
pNum = &b;
*pNum = 6;
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
int a = 6, b = 5;
int *pNum1 = nullptr
int *pNum2 = nullptr;
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
pNum1 = &a;
pNum2 = pNum1;
*pNum2 = 3;
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;
動態配置記憶體
截至目前為止，我們的程式都在一開始就將需要使用的記憶體（如：變數、陣列）大小寫死在程式碼中。
int a = 0, b = 0; // 兩個 int 變數，共 2*4=8 byte
int score[50]; // 一個包含 50 個 int 的陣列，共 50*4=200 byte
但是有時候我們在寫程式時並不知道使用者執行時需要多大的空間。例如我們要寫一個讀入學生成績並依成績高低排序的程式，你可能會想這樣寫：
int numOfStd=0;
int score[50];
cout << "請輸入學生人數：";
cin >> numOfStd;
for(int i=0; i<numOfStd; i++) {
cin >> score[i];
}
// 排序
......
宣告 50 個整數大小的陣列來存於成績似乎是個合理的作法，因為目前高中以下的每班人數多不超過 50 人，但……要是超過了怎麼辦？那就設成 100吧！要是人家拿來做全校學生的排序怎麼辦？那改成 10000吧！這是個大問題，因為設大了浪費，設小了又無法運作。
使用 C99 的可變長度陣列是個方法。
int numOfStd=0;
cout << "請輸入學生人數：";
cin >> numOfStd;
int score[50]; // C99 的可變長度陣列
for(int i=0; i<numOfStd; i++) {
cin >> score[i];
}......
但它不是 C++ 標準裡的必要特性，不是所有的 C++ 編譯器都支援，而且只能在函數內部使用，無法放在全域區，再者使用到的是堆疊記憶體，大小較受限。
為了解決前述的兩難狀況，我們必須有一個能在程式執行間動態依需求配置記憶體的方法。
在 C++ 中，我們可以用 new 這個關鍵字來要求配置一定大小的記憶體，若是成功要到指定大小的記憶體，它會回傳這塊記憶體的開頭位址，我們可用指標把它存起來。
配置
new 資料型別; // 配置單一變數大小
new 資料型別[數量]; // 以陣列方式配置
int numOfStd=0;
int *score;
cout << "請輸入學生人數：";
cin >> numOfStd;
score = new int[numOfStd];
......
存取
int numOfStd=0;
int *score;
cout << "請輸入學生人數：";
cin >> numOfStd;
score = new int[numOfStd];
for(int i=0; i<numOfStd; i++) {
cin >> score[i];
}
// 排序
......
也可以這麼做
int numOfStd=0;
int *score;
cout << "請輸入學生人數：";
cin >> numOfStd;
score = new int[numOfStd];
for(int i=0; i<numOfStd; i++) {
cin >> *(score+i);
}
// 排序
......
釋回
當不在需要使用到先前配置的記憶體時，記得要用 delete 將記憶體還給系統，讓其他程式可以使用該記憶體。
delete 指標名稱; // 釋回單一變數所配置記憶體
delete [] 指標名稱; // 釋回陣列所配置記憶體
int numOfStd=0;
int *score;
cout << "請輸入學生人數：";
cin >> numOfStd;
score = new int[numOfStd];
for(int i=0; i<numOfStd; i++) {
cin >> score[i];
}
// 排序
......
delete [] score;
位址空間
在電腦裡面儲存資料的最基本單位是位元(bit)。而在記憶體中，我們存取資料的基本單位則是位元組(Byte)。我們可以把電腦的記憶體想像成是一連串的小盒子，每一個小盒子裡面可以放 1 Byte 的資料，這些盒子被按照順序加以編號，這個編號我們稱之為「位址」。
我們若是用 4 Byte 來儲存位址，則編號的範圍也就是位址的範圍可由 00 00 00 00 到 FF FF FF FF，共有 $ 2^32 Byte $，也就是 4 GB 的空間。
這就是為什麼 32 位元的電腦和作業系統無法存取超過 4 GB 記憶體的原因。64位元的系統用 8 Byte 來儲存位址，他可以定址的範圍為 00 00 00 00 00 00 00 00 到 FF FF FF FF FF FF FF FF，共有 $ 2^64 $ Byte，即 $$ 2^34 $$ GB 的空間。
我們平常用的是 32 位元的編譯器，所以編譯出來的程式是 32 位元的。用下面這段程式碼可以看到整數的指標是 8 Byte。
cout << sizeof(int*) << endl;