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  • Java里的指针
    2021-03-09 06:29:13

    今天又被人问道,java里面是否有指针的问题。如果一定要在是或否里选择一个,那么答案是否定的,java中没有指针。但是,java中的引用(reference)和c/c++中的指针(pointer)又有什么关系呢?

    一、指针

    在计算机科学中,指针是编程语言中的一个对象,利用地址,它的值直接指向存在电脑存储器中另一个地方的值。由于通过地址能找到所需的变量单元,可以说,地址指向该变量单元。因此,将地址形象化的称为“指针”。意思是通过它能找到以它为地址的内存单元。

    C++标准中规定,“指针”概念不适用于成员指针(不包含指向静态成员的指针)。C++标准规定,参见维基百科,指针分为两类:

    object pointer type:指向void或对象类型,表示对象在内存中的字节地址或空指针

    function pointer type:指代一个函数

    二、C/C++中的指针与引用

    1、指针和引用的相同点和不同点

    ★相同点:

    ●都是地址的概念;

    指针指向一块内存,它的内容是所指内存的地址;而引用则是某块内存的别名。

    ★不同点:

    ●指针是一个实体,而引用仅是个别名;

    ●引用只能在定义时被初始化一次,之后不可变;指针可变;引用“从一而终”,指针可以“见异思迁”;

    ●引用没有const,指针有const,const的指针不可变;(具体指没有int& const a这种形式,而const int& a是有 的, 前者指引用本身即别名不可以改变,这是当然的,所以不需要这种形式,后者指引用所指的值不可以改变)

    ●引用不能为空,指针可以为空;

    ●“sizeof 引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小,而“sizeof 指针”得到的是指针本身的大小;

    ●指针和引用的自增(++)运算意义不一样;

    ●引用是类型安全的,而指针不是(引用比指针多了类型检查)

    2、 C++类的对象和类的指针的区别

    如下程序:

    #include

    #include

    using namespace std;

    class Student

    {

    public:

    static int number;

    string name;

    void set(string str)

    {

    name = str;

    number++; // 调用静态数据成员

    }

    void print() // 态成员函数 print()

    {

    std::cout < < name <

    }

    };

    int Student::number = 0; // 静态数据成员初始化

    int main(int argc, char** argv)

    {

    Student* s1;

    s1 = new Student();

    s1->set("111");

    Student s2;

    s2.set("222");

    s1->print();

    s2.print();

    return 0;

    }

    对于类student ,定义了一个对象 和一个指针。

    类的指针:是一个内存地址值,他指向内存中存放的类对象(包括一些成员变量所赋的值).

    类的对象,是利用类的构造函数在内存中分配一块内存(包括一些成员变量所赋的值).

    定义对象实例时,分配了内存。指针变量则未分配类对象所需内存

    指针变量是间接访问,但可实现多态(通过父类指针可调用子类对象),并且没有调用构造函数。

    至于那个效率高要看程序调用过程而定。

    三、Java中的引用

    在Java中的引用类型,是指除了基本的变量类型之外的所有类型,所有的类型在内存中都会分配一定的存储空间(形参在使用的时候也会分配存储空间,方法调用完成之后,这块存储空间自动消失), 基本的变量类型只有一块存储空间(分配在stack中), 而引用类型有两块存储空间(一块在stack中,一块在heap中), 方法形参的值传递(引用)是指形参和传进来的参数指向同一个值的内存(heap)中。

    实际上java语言并不是没有指针,而是对指针进行了伪装:使用上泛化、强化和简单化,概念上淡化和弱化。

    C++中可以有对象类型的变量和对象指针类型,两者的区别如下: Object oo = Object(); Object * oop = new Object(); 也就是说当使用new方式时,是动态为对象分配内在并将地址赋给oop这个指针变量。

    JAVA中只有一种相关类型:对象类型,可是它的表现形式却是这样的: Object oo = new Object(); 比较一下,原来它就是使用了C++的动态内在分配方式创建了一个对象,并把地址返回给了oo变量,也就是说oo本质上就是一个指针变量。

    引申一下:JAVA中的对象类型本质上应该叫做 对象指针 类型。那么传统的对象类型呢?在JAVA里已经不见了踪影!既然没有了传统的对象类型,那么 对象指针变量 前面的*也就可以不要了。对象指针变量也就可以简称为对象变量了,反正也不会和其它概念混淆! 所有的对象变量都是指针,没有非指针的对象变量,想不用指针都不行,这就是指针的泛化和强化。 不叫指针了,就叫对象变量,这就是概念上的淡化和弱化。 没有了指针的加减运算,也没有了*、->等运算符,这是对指针的简单化。

    1.JAVA强调所有的对象赋值和传递都是引用,解释如下:

    Object a=new Object(); 并不是将新生成的对象赋给a,a是对新生成对象的引用。

    Object a=new Object(); Object b; b=a; b并不是一个新对象,它是对a对象的引用。

    其实,a是指针,b也是指针,将a的值赋给b,也就是将a所存储的地址赋给b,b自然指向了a所指向的对象。

    2.而两个对象的相等比较不是比较两个对象的值是否相同,是比较两个对象是不是相同的引用。解释如下:

    Object a=new Object(); Object b=a; a==b为真,两个对象引用相同。

    String a=new String(“abc”); String b=new String(“abc”); a==b为假,两个对象引用不同。

    其实,==的意义并没有变。a是指针,b也是指针,a、b存储的都是地址,当两个变量存储了同一个对象的地址时,这两个地址当然相等,a==b自然是真。当两个变量存储了不同对象的地址,这两个地址值当然不同,a==b自然为假。

    最后的一个例子用java里面用引用实现指针的功能:

    public class Foo1 {

    public static void main(String[] args) {

    FakeInt a = new FakeInt(10);

    FakeInt b = new FakeInt(20);

    Foo1.exchange(a, b);

    System.out.println("结果为:\n"+a.getValue());

    System.out.println(b.getValue());

    }

    public static void exchange(FakeInt a, FakeInt b) {

    FakeInt t = new FakeInt(a.getValue());

    a.setValue(b.getValue());

    b.setValue(t.getValue());

    }

    }

    class FakeInt {

    private int value;

    public FakeInt(int i) {

    this.value = i;

    }

    public void setValue(int i) {

    this.value = i;

    }

    public int getValue() {

    int v = this.value;

    return v;

    }

    }

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  • 链表不像顺序结构的数组那般可通过指定的下标访问中间值,我们通过指定一个快指针(步长为2,指针每次往下移动两位),一个慢指针(步长为1,指针每次往下移动一位),当快指针遍历完整个链表时,慢指针刚好指向链表...

    链表不像顺序结构的数组那般可通过指定的下标访问中间值,我们通过指定一个快指针(步长为2,指针每次往下移动两位),一个慢指针(步长为1,指针每次往下移动一位),当快指针遍历完整个链表时,慢指针刚好指向链表的中间元素,以此原理,我们也能找到链表中的其他结点。

    原理:
    这就类似时间相同,速度和路程成正比,快指针的速度是慢指针的两倍,当快指针走完全程(单位1)时,慢指针刚好走到全程的1/2

    图片描述:
    在这里插入图片描述

    为了防止空指针异常,以及当链表个数是偶数,该方法也适用,我们在遍历快指针时加上了一个安全验证,快指针本身不为空,fast!=null。

     //获取中间元素
        public  static Node getMid(Node first){
            //定义两个快慢指针
            Node fast=first;
            Node slow=first;
            //遍历链表,定义指针的移动速度
            while(fast!=null&&fast.next!=null){
                fast=fast.next.next;
                slow=slow.next;
            }
            // 当快指针走完全程,慢指针就指向中间元素
            return slow;
        }
    

    测试代码:

    public class FastSlowTest {
        public static void main(String[] args) {
           //创建结点
            Node first=new Node("aa",null);
            Node second=new Node("bb",null);
            Node third=new Node("cc",null);
            Node fourth=new Node("dd",null);
            Node fifth=new Node("ee",null);
            Node sixth=new Node("ff",null);
            Node seventh=new Node("gg",null);
            Node eighth=new Node("hh",null);
    
    			//建立连接
            first.next=second;
            second.next=third;
            third.next=fourth;
            fourth.next=fifth;
            fifth.next=sixth;
            sixth.next=seventh;
            seventh.next=eighth;
    
            Node mid = getMid(first);
            System.out.println("中间的结点是"+mid.item);
    
        }
    
        //获取中间元素
        public  static Node getMid(Node first){
            //定义两个快慢指针
            Node fast=first;
            Node slow=first;
            //遍历链表,定义指针的移动速度
            while(fast!=null&&fast.next!=null){
                fast=fast.next.next;
                slow=slow.next;
            }
            // 当快指针走完全程,慢指针就指向中间元素
            return slow;
        }
    
    	//构造内部类描述链表的结点
        private static class Node<T>{
        		//不确定的某一类型
            T item;
            Node next;
    			//构造方法
            public Node(T item, Node next) {
                this.item = item;
                this.next = next;
            }
        }
    
    }
    
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  • Java学习之指针问题

    2021-03-03 10:47:18
    在学习java的时候,一般都说java没有指针,说是和C语言的区别。的确,java是对c的极大改进(这也是我学习java的原因之一,简单啊!)。那么,Java有没有指针呢?说没有,是正确的;说有,也是正确的。为什么这么说呢?...

    在学习java的时候,一般都说java没有指针,说是和C语言的区别。的确,java是对c的极大改进(这也是我学习java的原因之一,简单啊!)。那么,Java有没有指针呢?说没有,是正确的;说有,也是正确的。为什么这么说呢?当然是有原因的。请听我细细道来:

    一、概述:

    在java中说“指针”,实际上就是说的引用。

    1、指针简单化:

    其实,java中并不是没有指针,而且指针到处都是,其实,java中对指针进行了伪装:使用上泛化、强化和简单化,概念上淡化和弱化。

    举个例子来说:有个Person类,我们来创建个对象:Person x = new Person();。这里就含有一个变量x,没错,这个引用型变量,实质上就是指针。

    2、区别:

    在c++中是这么创建对象指针类型的:Person *x = new Person();,x就是个指针变量;而在java中是没有这个“* ” 的,从一定意义上说,java舍弃了指针,就不会对变量本身修改了(java中修改的是对象的值,而不是这个变量),所以也就是随之舍弃了这个“ * ”。因此所有这些引用型变量,其实都是在使用指针,你不用这个引用型变量(指针)都不行,这就是对指针泛化和强化了。在java中不叫指针了,那么就是在概念上的淡化和弱化了。我看过一种说法,就是说创建了对象变量,称为对象指针变量,就是这个意思。其实在java中一切对引用的操作,实质上是对数据的操作,是修改的地址、内存数据等等。

    java舍弃了指针的运算操作,就是对指针的一种简单化。

    二、java中指针的应用:

    可能这么说,有些牵强,但是确实可以看到指针的影子。所以只是想不到好的标题罢了。可以自己感悟一下,在java中最常见的操作:赋值;以及java的类中最熟悉的关系:继承。都可以看到指针的影子。下面我说说我的浅显理解,不一定是正确的,希望大家多多指正批评,在此谢过。

    我先强调一下关于“指针变量”的几点:

    第一:指针变量是在栈内存中,它也是有值的,这个值存储的就是地址单元,这个地址就是来自于赋值操作。

    第二:指针变量有类型,这个类型(如Person)的含义是指针指向的变量在栈内存(不是很确定)中的范围(大小),我理解为是占用的堆内存空间。

    第三:声明一个对象时,是对“指针变量”的定义。

    第四:用new关键字在堆内存创建了对象,在赋值时,是把这个对象的首地址传给了这个“指针变量”(即引用型变量)。

    一)、值传递和引用传递

    先看下面一段代码:

    class A

    {

    String str;

    }

    class B

    {

    static void change(int x,A a)

    {

    x = 20;

    a.str = "h";

    }

    public static void main(String [] args)

    {

    A n = new A();

    n.str = "q";

    int x = 10;

    System.out.println("对象的引用改变前:" + n.str + " ,int型引用改变前" + x);

    change(x,n);

    System.out.println("对象的引用改变后:" + n.str + " ,int型引用改变后" + x);

    }

    }

    打印的结果为:

    对象的引用改变前:q ,int型引用改变前:10

    对象的引用改变后:h ,int型引用改变前:10

    为什么会出现这种结果呢?

    由于Java对对象和基本的数据类型的处理是不一样的。和C语言一样,当把Java的基本数据类型(如int,char,double等)作为入口参数传给函数体的时候,传入的参数在函数体内部变成了局部变量,这个局部变量是输入参数的一个拷贝,所有的函数体内部的操作都是针对这个拷贝的操作,函数执行结束后,这个局部变量也就完成了它的使命,它影响不到作为输入参数的变量。这种方式的参数传递被称为"值传递"。而在Java中用对象的作为入口参数的传递则缺省为"引用传递",也就是说仅仅传递了对象的一个"引用",这个"引用"的概念同C语言中的指针引用是一样的。当函数体内部对输入变量改变时,实质上就是在对这个对象的直接操作。

    图示如下:

    3294c4b35284

    Paste_Image.png

    可以看出,在栈内存中的操作结束后,x的值是不会改变的;而对对内存中进行的操作,就会改变,因为地址没变,所以引用是随着地址的改变而改变的,而不是随着值的改变而改变。

    但是,比较特殊的一种情况是java池,这是java中为了优化数据而开辟的一块内存,是共享基本类型和字符串等数据的。如Integer等包装类和String类。

    二)、父类和子类

    先看下面一段代码:

    class Father

    {

    void driveBcl()

    {

    System.out.println("骑自行车");

    }

    }

    class Son extends Father

    {

    void driveCar()

    {

    System.out.println("开车");

    }

    void QQ()

    {

    System.out.println("聊QQ");

    }

    }

    class DeZhi

    {

    public static void main(String [] args)

    {

    Son s = new Son();

    s.driveBcl();

    s.driveCar();

    s.QQ();

    }

    }

    打印结果为:

    骑自行车

    开车

    聊QQ

    图示如下:

    3294c4b35284

    Paste_Image.png

    也就是说Son的引用指向了父类的方法。从而获得了父类的功能。

    到此为止,关于指针的相关内容,说的差不多了,当然,我只是简单的从两方面说明了一下关于指针的问题,可能说的不太正确。

    不过,无论怎么样,只需要理解java中引用就可以了,在这里说指针,一方面,比较感兴趣,一方面是和c语言对比一下,还有一方面,就是深刻理解java中的引用。

    最后强调一下,不管指针是什么,只要记住这几点就行了:

    1、对于创建对象的语句:Person x = new Person();,x是引用型变量,是一个变量,new是在堆内存开辟了一个块空间,里面存放的数据是Person封装的内容(如姓名,年龄等等),这块空间有一个地址(是用十六进制表示的),=作为赋值操作,是将这个地址传给这个变量,因此这个变量就有一个值,即地址。那么这个变量就指向了这块空间,就可以引用里面的数据。

    2、局部变量在栈内存中操作完后,就随之消亡了;而对全局变量或者对象的操作,修改后,当前变量的指向的地址值没变,但是里面的数据改变了,所以,可以认为变量改变了(实际,变量还是这个变量)。

    如有补充,以后继续······

    展开全文
  • Java中的空指针异常

    千次阅读 2021-11-29 16:28:28
    Java中的空指针异常 一、什么是空指针异常? 三、空指针产生的常见情况及避免办法 3.1 字符串常量未初始化,比较时导致空指针异常 3.2 接口类型的对象没有使用具体的类进行初始化导致空指针异常 3.3 参数...

    Java中的空指针异常

    • 一、什么是空指针异常?
    • 三、空指针产生的常见情况及避免办法
      • 3.1 字符串常量未初始化,比较时导致空指针异常
      • 3.2 接口类型的对象没有使用具体的类进行初始化导致空指针异常
      • 3.3 参数类型为包装类型,使用时自动拆箱导致空指针异常
      • 3.4 对象为空,但未判空导致空指针异常
      • 3.5 对key、value不能为null的容器put为null的key、value值导致空指针异常
      • 3.6 方法或者远程服务返回的list不是空而是null,没有进行判空,就直接调用该list的方法导致空指针异常

    一、什么是空指针异常?

    1.1 异常的分类

    NullPointerException是RuntimeException的一个子类,这是运行时异常,在编译时期不会触发。

    1.2 空指针异常引入

    Java是没有指针的,所以我们常说"Java 指针"就是指"Java 的引用"。 空指针就是空引用 ,Java空指针异常就是引用本身为空,但却调用了方法,这个时候就会出现空指针异常。

    成员变量和方法是属于对象的(除去静态的),在对象中才存在相对应的成员变量和方法,然后通过对象去调用这些成员变量和方法。

    而对于空指针来说,它是不指向任何对象的,也就是 没有所谓的成员变量和方法 ,这个时候去调用某些属性和方法时,就一定会出现空指针异常。

    1.3 空指针异常说明

    /**
     * @author QHJ
     * @date 2021/11/25  14:42
     * @description:
     */
    public class NullPointTest {
     
        private int a = 1;
        private int b = 2;
        public static void main(String[] args) {
     
            NullPointTest nullPointTest1 = new NullPointTest();
            System.out.println(nullPointTest1.a);
            System.out.println(nullPointTest1.sum());
    
            NullPointTest nullPointTest2 = null;
            System.out.println(nullPointTest2.b);
            System.out.println(nullPointTest2.sum());
    
        }
        public String sum(){
     
            return "这是sum()方法...";
        }
    }

    说明:对象 nullPointTest1 是通过默认的无参构造方法实例出来的 NullPointTest 对象;对象 nullPointTest2 只是声明了一个空对象,并没有指向实际的对象,它没有响应的成员变量和方法,当调用不属于它的成员变量和方法时,引发空指针异常。

    二、Java中的null

    null是Java中一个很重要的概念,null 设计的初衷是为了表示一些缺失的东西,比如缺失的用户、资源或一些其他东西。

    • 首先, null是关键字 ,像public、static、final。它是大小写敏感的,你不能将 null 写成 Null 或 NULL,编译器将不能识别它们然后报错。

    • null是任何引用类型的默认值 ,不严格的说是所有object类型的默认值。就像你创建了一个布尔类型的变量,它将 false 作为自己的默认值,Java中的任何引用变量都将 nul l作为默认值。这对所有变量都是适用的,如成员变量、局部变量、实例变量、静态变量(但当你使用一个没有初始化的局部变量,编译器会警告你)。

    • null既不是对象也不是一种类型,它仅是一种特殊的值,你可以将其赋予任何引用类型,你也可以将 null 转化成任何类型。

    • null可以赋值给引用变量,但不能将null赋给基本类型变量。 例如int、double、float、boolean。编译器将会报错。

      当直接将null赋值给基本类型,会出现编译错误。但是如果将null赋值给包装类object,然后将object赋给各自的基本类型,编译器不会报,但是你将会在运行时期遇到空指针异常。这是Java中的自动拆箱导致的。

    • 任何含有null值的包装类在Java拆箱生成基本数据类型时候都会抛出一个空指针异常。 

    • 如果使用了带有 null 值的引用类型变量,instanceof 操作将会返回 false。

      Integer iAmNull = null;
      if(iAmNull instanceof Integer){
       
          System.out.println("iAmNull is instance of Integer");
      }else{
       
          System.out.println("iAmNull is NOT an instance of Integer");
      }
      
      结果:iAmNull is NOT an instance of Integer
    • 不能调用非静态方法来使用一个值为 null 的引用类型变量。但是可以调用静态方法里值为 null 的引用类型变量,因为静态方法使用静态绑定,不会抛出空指针异常。

    • 可以将 null 传递给方法使用,这时方法可以接收任何引用类型 ,例如public void print(Object obj)可以这样调用print(null)。从编译角度来看这是可以的,但结果完全取决于方法。null 安全的方法,如在这个例子中的 print() 方法,不会抛出空指针异常,只是优雅的退出。如果业务逻辑允许的话,推荐使用 null 安全的方法。

    • 可以使用 = = 或者 != 操作来比较 null 值 ,但是不能使用其他算法或者逻辑操作,例如小于或者大于。在Java中 null == null 将返回true。

    三、空指针产生的常见情况及避免办法

    3.1 字符串常量未初始化,比较时导致空指针异常

    • 出现空指针

      String str = null;
      // 不推荐——把变量放在常量前,当变量为空时,运行时报空指针
      if (str.equals("zhangsan")){
       
          System.out.println("相等");
      }else{
       
          System.out.println("不相等");
      }

    • 避免空指针

      String str = null;
      // 推荐——把常量放在变量前,运行时不会报错
      if ("zhangsan".equals(str)){
       
          System.out.println("相等");
      }else {
       
          System.out.println("不相等");
      }

    3.2 接口类型的对象没有使用具体的类进行初始化导致空指针异常

    • 出现空指针

      // list1 没有使用具体的类进行初始化,在使用时会报错
      List list1;
      // list2 没有使用具体的类进行初始化,报空指针
      List list2 = null;
      System.out.println("不能直接使用list1...");
      System.out.println("list2:" + list2.isEmpty());

    • 避免空指针

      List list3 = new ArrayList();
      System.out.println("list3:" + list3.isEmpty());

    3.3 参数类型为包装类型,使用时自动拆箱导致空指针异常

    • 出现空指针

      Integer a = 1;
      Integer b = null;
      sum(a, b);
      
      
      public static String sum(Integer a, Integer b){
       
          System.out.println(a + b);
          return "这是sum()方法...";
      }

      注意: null 值不能转换为基本数据类型!

    • 避免空指针

      Integer a = 1;
      Integer b = null;
      // 避免空指针——及时判空	
      if (a != null && b != null){
       
          sum(a, b);
      }else{
       
          System.out.println("参数不允许为空值!");
      }
      
      
      public static String sum(Integer a, Integer b){
       
          System.out.println(a + b);
          return "这是sum()方法...";
      }

    3.4 对象为空,但未判空导致空指针异常

    • 出现空指针

      UserEntity userEntity = null;
      System.out.println(userEntity.getName() + "\t" +userEntity.getAge());

    • 避免空指针

      UserEntity userEntity = null;
      if (userEntity != null){
       
          System.out.println(userEntity.getName() + "\t" +userEntity.getAge());
      }else {
       
          System.out.println("对象不能为空哦!");
      }

    3.5 对key、value不能为null的容器put为null的key、value值导致空指针异常

    • 出现空指针

      Map<String, String> map = new Hashtable<>();
      map.put("name:", "张三");
      map.put("age:", "23");
      map.put("nick:", null);
      map.put("", "");
      System.out.println(map);

    • 避免空指针

      Map<String, String> map = new HashMap<>();
      map.put("name:", "张三");
      map.put("age:", "23");
      map.put("nick:", null);
      map.put("", "");
      System.out.println(map);

    3.6 方法或者远程服务返回的list不是空而是null,没有进行判空,就直接调用该list的方法导致空指针异常

    • 出现空指针

      // 假设是通过方法或远程调用获得的list
      List list = null;
      Stream stream = list.stream().filter(s -> s.equals("zhangsan"));
      System.out.println(stream);

    • 避免空指针

      // 假设是通过方法或远程调用获得的list
      List list = null;
      if (list != null){
       
          Stream stream = list.stream().filter(s -> s.equals("zhangsan"));
          System.out.println(stream);
      }else {
       
          System.out.println("获取的集合list不能为空!");
      }

    四、总结和技巧

    在遇到空指针错误时,要重点关注报错发生的所在行,通过空指针异常产生的两条主要原因(变量未初始化和对象为空)诊断具体的错误,主要注意以下几点:

    初始化
    避免在函数中返回 null 值
    判空处理
    "常量在前变量在后"
    使用 valueOf() 替换toString()
    

    Java中的8种数据类型,变量的值可以有其默认值,假如没有对其正常赋值,Java虚拟机是不能正确编译通过的,所以使用基本数据类型一般是不会引起空指针异常的。也就是说,在实际开发中大多数的空指针异常主要与对象的操作相关。

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