引用与指针
复习
- 数组：连续存储，按下标随机访问
- 抽象数据类型：接口与实现分离
- 程序在内存里的样子：代码、数据、栈和堆
TL;DR
- 指针／引用保存的不是数据本身，而是数据所在的位置
- 通过它，可以在别处访问同一块数据
- 悬空引用指向已被释放的空间，非常危险
- 有了指针，数据就不必再连续存放
正文
数组靠“连续”换来了随机访问。可现实中的很多数据，天生就是零散的，硬要挤在一起既不方便，也做不到。要想把它们串起来，就需要一样新工具：指针。
保存“位置”，而不是“内容”
指针（pointer）保存的，不是数据本身，而是数据所在的地址。
它和“引用”（reference）是近亲：引用通常是指针的一层友好封装，用起来更像是“数据的别名”。
打个比方：房间号不是房间本身，但它能带你找到那个房间；书签不是书，但它指出了你读到哪一页。指针就是内存世界的“房间号”或“书签”。通过它，你能在程序的一个地方，访问到存放在另一个地方的数据。
有了它，数据不必连续
指针最深远的贡献，是解除了“连续性”的束缚。
数据可以零零散散地放在内存各处，只要每个数据里保存着“下一个数据在哪里”，就能把它们连成一串。这样一来：
- 插入、删除不必再像数组那样整体挪动，只要改几个指针即可
- 数据不必挤在一段连续空间里，更容易动态分配
这为下一章的链表铺平了道路：链表正是靠指针，把分散的节点连了起来。
强大，也危险
指针给了程序很大的自由，也带来了著名的麻烦：
- 空指针：指向“什么都没有”，一旦使用就会出错
- 悬空指针：指向的内存已经被释放，可指针还留着，再去访问就访问到垃圾或别人的数据
- 越界／野指针：指到了不该指的地方
其中悬空指针尤其阴险：它平时可能“看起来正常”，直到某天才突然出错，而且很难复现。自由越大，责任越大——这也是一些新语言选择把指针“藏起来”、只提供安全引用的原因。
理解了指针，就可以看看用它在数据之间“牵线搭桥”的第一个结构了。
思考题 1
指针保存的是数据本身，还是数据的位置？这带来了什么灵活性？
思考题 2
悬空指针为什么危险，而且往往很难排查？
小结
知识点
- 指针／引用保存数据的位置而非内容
- 通过指针可在别处访问同一块数据
- 指针让数据不必连续存放
- 空指针、悬空指针、越界指针都很危险
参考资料
- Wikipedia(zh)：指针 (计算机科学)：保存内存地址的变量
- Wikipedia(zh)：悬空指针：指向已释放内存的指针
思考题答案（仅供参考）
思考题 1
保存的是数据的位置（地址）。这样的好处是：数据本身可以放在任意地方，程序只要拿到地址就能在别处访问它；数据也不必连续存放，插入删除可以通过改指针完成，而不必整体挪动。
思考题 2
因为它指向的内存可能已经被释放或改作他用，再去访问就会读到垃圾或被别人改过的数据，导致难以预料的行为。更麻烦的是，它可能平时不出错、只在特定时机暴露，很难稳定复现，因此排查困难。
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设计师 | 南国微雪