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6 minutes

C++ Pointer

2026-03-01

Programming

程式設計

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C++

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Pointer

因為我是程式智障，所以我需要做這個筆記讓我牢固整個pointer(指標)的概念。

基本觀念與 Code Examples#

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#include<iostream>
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using namespace std;
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int main(){
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    /*
6
    This is how we declare the pointer.
7
    (Data Type) *(Variable name);
8
    or
9
    (Data Type)* (Variable name);
10

11
    The pointer itself is also a variable. It has its own memory address,
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    and it is used to store the memory address of another variable.
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    */
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    int *ptr = nullptr; // 養成好習慣, 未定向前先設為 nullptr
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    /*
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    Now we declare a normal integer.
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    If we make "ptr" store the address of "num",
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    then when we output "*ptr", it will return the integer from "num" (10).
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    Outputting "ptr" directly will give the memory address.
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    */
22
    int num = 10;
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    ptr = &num;
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    cout << num << endl; // 10
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    cout << &num << endl; // 0x5ffec4 (The memory address of "num")
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    cout << ptr << endl; // 0x5ffec4
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    cout << *ptr << endl; // 10
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    return 0;
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}

觀念釐清

Pointer 的本質: Pointer 本身也是一個 variable, 它在記憶體中同樣會佔用專屬的空間, 並且有它自己的 memory address. 差別在於, 一般的 variable 儲存的是普通的 data, 而 pointer 儲存的資料是別人的 memory address.
Dereference: 當我們 output ptr 的時候, 得到的是 memory address. 必須透過 dereference operator (也就是加上 *), 去 output *ptr, 才會順著 address 找到並 return 裡面的 value.

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Memory Address
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0x5ffec4  +------------------+
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          |       10         |  <--- int num = 10;
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          +------------------+
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          (Normal variable: num)
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               ^
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               | 儲存了 num 的 address (ptr = &num;)
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               |
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0x67f120  +------------------+
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          |    0x5ffec4      |  <--- int *ptr = nullptr;
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          +------------------+       ptr = &num;
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          (Pointer variable: ptr)

進階核心觀念與 Code Examples#

下面是AI幫我整理出來的，但他們的概念我很眼熟

nullptr (空指標)#

在 C++ 中, 如果 declare 一個 pointer 但沒有立刻讓它指向某個 variable, 它會變成 wild pointer (隨機指向 memory 中的某個未知位置), 這非常危險. 良好的習慣是將尚未使用的 pointer 設為 nullptr.

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#include<iostream>
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using namespace std;
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int main(){
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    int *ptr1; // 壞習慣: wild pointer, 指向未知位址
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    int *ptr2 = nullptr; // 好習慣: 明確表示目前沒有指向任何東西
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    if (ptr2 == nullptr) {
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        cout << "ptr2 is safe to check." << endl;
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    }
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    return 0;
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}

Pass by Pointer (透過指標傳遞)#

將 pointer 當作 parameter 傳進 function. 這樣可以在 function 內部直接修改外部 variable 的值, 因為你是直接對 memory address 進行操作, 而不是只修改 local copy.

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#include<iostream>
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using namespace std;
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// function 接收 pointer 作為 parameter
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void addTen(int *ptr) {
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    *ptr = *ptr + 10; // 透過 dereference 修改原本位址裡的值
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}
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int main(){
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    int num = 5;
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    cout << "Before: " << num << endl; // 5
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    addTen(&num); // 傳遞 num 的 memory address
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    cout << "After: " << num << endl;  // 15
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    return 0;
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}

Pointer Arithmetic (指標算術)#

當對 pointer 進行加減運算時, 它實際移動的 memory address 大小取決於 Data Type 的大小. 例如 int 通常佔 4 bytes, 所以 ptr + 1 會讓 address 往前推進 4 bytes.

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#include<iostream>
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using namespace std;
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int main(){
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    int arr[3] = {10, 20, 30};
6
    int *ptr = arr; // ptr 指向 array 的第一個 element (10)
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    cout << "Address: " << ptr << ", Value: " << *ptr << endl;
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    ptr = ptr + 1; // pointer 往前移動一個 int 的大小
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    cout << "Address: " << ptr << ", Value: " << *ptr << endl; // 輸出 20
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    return 0;
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}

Pointers and Arrays (指標與陣列)#

在 C++ 裡, array 的名稱本質上可以 decay (退化) 成一個指向該 array 第一個 element 的 pointer. 因此, arr[i] 其實等同於 *(arr + i).

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#include<iostream>
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using namespace std;
3

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int main(){
5
    int arr[3] = {100, 200, 300};
6
    int *ptr = arr; // array 名稱可以直接當作 pointer 使用
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    for(int i = 0; i < 3; i++) {
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        // 以下兩種寫法結果完全相同
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        cout << "Array syntax: " << arr[i] << endl;
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        cout << "Pointer syntax: " << *(ptr + i) << endl;
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    }
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    return 0;
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}

Dynamic Memory Allocation (new 與 delete)#

當你不確定需要多大的 space, 或者想在 runtime 才決定 array 大小時, 可以用 pointer 動態配置 memory. 記得用完後必須手動釋放 memory, 否則會造成 memory leak.

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#include<iostream>
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using namespace std;
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int main(){
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    int size;
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    cout << "Enter array size: ";
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    cin >> size;
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    // 在 runtime 動態配置 memory
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    int *dynamicArr = new int[size];
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    for(int i = 0; i < size; i++) {
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        dynamicArr[i] = i * 10;
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        cout << dynamicArr[i] << " ";
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    }
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    cout << endl;
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    // 用完必須手動釋放 memory
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    delete[] dynamicArr;
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    // 釋放後將 pointer 設為 nullptr 是好習慣
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    dynamicArr = nullptr;
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    return 0;
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}

一個簡單的Example#

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#include<iostream>
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using namespace std;
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void ptrSwap(int *num1, int *num2){
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    int temp = *num1;
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    *num1 = *num2;
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    *num2 = temp;
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}
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int main(){
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    int a = 10, b = 5;
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    cout << "Before: " << endl;
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    cout << "a = " << a << endl;
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    cout << "b = " << b << endl;
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    ptrSwap(&a, &b);
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    cout << "After: " << endl;
20
    cout << "a = " << a << endl;
21
    cout << "b = " << b << endl;
22

23
    return 0;
24
}

Output:

1
Before:
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a = 10
3
b = 5
4
After:
5
a = 5
6
b = 10

C++ Pointer

https://nickterty.github.io/posts/cpp_pointer/

Author

NickTerty

Published at

2026-03-01

License

CC BY-NC-SA 4.0

大二上修課心得(114-1)

1

基本觀念與 Code Examples

2

進階核心觀念與 Code Examples

nullptr (空指標)

Pass by Pointer (透過指標傳遞)

Pointer Arithmetic (指標算術)

Pointers and Arrays (指標與陣列)

Dynamic Memory Allocation (new 與 delete)

3

一個簡單的Example