05 结构体与指针 / 引用
GESP 4 级CSP-J / NOIP 进阶
级别标注：结构体与指针 GESP 4 级（考级要求）/ 引用等竞赛用法 CSP-J、NOIP（竞赛进阶）。
一、结构体（struct）：自定义数据类型
把多个相关的数据（和函数）打包成一个整体，便于表示"一个物品/一个人"等复合对象。
C++ 实例
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
struct Student { // 结构体：把多个相关数据打包成一个新类型
string name; // 成员：姓名
int id; // 成员：学号
double score; // 成员：分数
// 结构体内可以定义成员函数
void print() { // 打印该学生的全部信息
cout << name << " " << id << " " << score << endl;
}
};
int main() {
Student a; // 声明一个 Student 变量
a.name = "Alice"; // 用 . 访问成员并赋值
a.id = 1001;
a.score = 95.5;
a.print(); // 调用成员函数
// 初始化列表（C++11/17 支持）：按成员声明顺序给初值
Student b{"Bob", 1002, 88.0};
b.print();
return 0;
}结构体数组与排序
C++ 实例
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <string>
using namespace std;
struct Stu {
string name; // 姓名
int score; // 分数
};
// 自定义比较规则（sort 的第三个参数）
bool cmp(const Stu &x, const Stu &y) {
if (x.score != y.score) return x.score > y.score; // 分数从高到低
return x.name < y.name; // 同分按姓名升序
}
int main() {
int n; cin >> n;
Stu s[105]; // 结构体数组：一组学生
for (int i = 0; i < n; i++) cin >> s[i].name >> s[i].score;
sort(s, s + n, cmp); // 按 cmp 规则排序
for (int i = 0; i < n; i++) cout << s[i].name << " " << s[i].score << endl;
return 0;
}形象理解结构体像把零散物品装进同一个文件袋：学生的姓名、学号、成绩原本是三个互不相干的变量，用
struct Student 打包后就是一个整体，可以整体赋值、整体放进数组、整体排序。考级视角GESP 4 级常考结构体数组排序：必须自己写
cmp 比较函数传给 sort。规则：先比主关键字，相等再比次关键字；升降序通过 > / < 控制，别写反。二、指针基础
指针 = 保存"变量内存地址"的变量。用 & 取地址，用 * 解引用。
C++ 实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int a = 10;
int *p = &a; // p 存 a 的地址（& 取地址）
cout << "a = " << a << endl;
cout << "a 的地址 = " << p << endl; // 地址值（十六进制）
*p = 20; // * 解引用：通过地址直接修改 a
cout << "a = " << a << endl; // 20
return 0;
}指针核心概念：
| 写法 | 含义 |
|---|---|
int *p |
声明一个指向 int 的指针 |
&a |
取变量 a 的地址 |
*p |
解引用，访问 p 指向的值 |
nullptr |
空指针（C++17 推荐，取代旧 NULL） |
指针与数组的关系：arr 就是首元素地址
C++ 实例
int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = arr; // 数组名即首地址：等价 int *p = &arr[0];
cout << *p << endl; // 10（当前指向 arr[0]）
p++; // 指针后移一个 int（不是 1 字节）
cout << *p << endl; // 20（arr[1]）
cout << *(p + 2) << endl; // 40（arr[3]）
// 重要等价：数组下标本质是指针运算，arr[i] == *(arr+i)
形象理解指针像快递单上的地址：变量是房子，
&a 是房子的地址，指针 p 是一张写着地址的单子。拿着单子（*p）就能找到房子并进去改东西；单子本身是空的（nullptr）时千万别去敲门，会崩溃。易错点数组名
arr 本身就是首元素地址，arr[i] 等价于 *(arr + i)——初赛笔试爱考这个等价关系。但注意：sizeof(arr) 在数组作用域内返回整个数组字节数，不是指针大小，两个概念别混。三、动态内存分配（new / delete）
C++ 实例
int *p = new int; // new 申请一块 int 堆内存，返回地址
*p = 42; // 往堆空间写值
cout << *p << endl;
delete p; // 释放单块内存（防内存泄漏）
int *q = new int[100]; // 申请数组（100 个 int 的连续空间）
q[0] = 7; // 像普通数组一样用下标访问
cout << q[0] << endl;
delete[] q; // 释放数组必须用 delete[]（配对使用）
竞赛中数组大小编译期可知时，直接开全局数组即可，不必用
new；大数据量的动态需求可借助 STL（第 7 章）。
形象理解
new 像临时租仓库：运行时按需申请空间（new int[100] 租一排），用完要 delete 退租。竞赛里数组大小编译期可知时直接开全局数组即可，不用折腾“租仓库”。易错点
new[] 必须配 delete[]，new 配 delete，配对错会未定义行为。忘 delete 造成内存泄漏，在长期运行的评测服务上可能致命，竞赛题中一般可忽略。四、引用（Reference）
引用 = 变量的"别名"，必须初始化，一旦绑定不可改绑。 常用于函数参数，避免拷贝、实现"改原值"。
C++ 实例
#include <iostream>
using namespace std;
void addOne(int &x) { x += 1; } // 引用传参：改的是原变量本身
struct Big { int a[1000]; }; // 演示大对象：拷贝代价高
void readOnly(const Big &b) { // const &：只读引用，避免拷贝
cout << b.a[0] << endl;
}
int main() {
int n = 5;
int &r = n; // r 是 n 的别名（同一块内存）
r = 100; // 通过别名修改 n
cout << n << endl; // 100
addOne(n); // 引用参数使 n 自增
cout << n << endl; // 101
return 0;
}指针 vs 引用对比：
| 对比项 | 指针 | 引用 |
|---|---|---|
| 是否可为空 | 可（nullptr） | 必须初始化绑定对象 |
| 能否改绑 | 可 | 不可 |
| 语法 | *p 解引用 |
直接用别名 |
| 传递 | 传地址（拷贝指针） | 传别名（不拷贝） |
形象理解引用像给同一个人起的绰号：
int &r = n; 之后 r 和 n 就是同一个变量的两个名字，喊哪个都是同一个人。绰号必须“出生就绑定”（初始化），不能中途换人。考级视角竞赛高性能编码标配
const T &：既能避免拷贝大对象，又能防止函数内误改。读程序题常问“const 引用能改吗”——不能，编译器会报错。五、结构体 + 指针：动态链表雏形（第 9 章详述）
C++ 实例
struct Node { // 链表结点：数据 + 指向下一个结点的指针
int data; // 数据域
Node *next; // 指针域（指向下一个 Node）
};
// 链表的插入/删除在第 9 章展开形象理解链表节点像寻宝游戏的线索卡：每张卡（Node）写着宝藏数据（data），还写着下一张卡的位置（next 指针）。顺着 next 一张张找下去，就遍历完整个链表。
考级视角GESP 4-5 级笔试常考链表概念题：插入/删除只需改指针、不需要移动元素，这是链表相对数组的最大优势；但按下标随机访问慢（要顺着找）。
六、易错点 / 常见坑点
- ⚠️ 指针未初始化就使用 → 野指针崩溃；一律初始化为
nullptr。 - ⚠️
new了没delete（内存泄漏，竞赛一般可忽略，长期服务要小心）；new[]必须delete[]配对。 - ⚠️ 解引用空指针（
nullptr）会段错误崩溃。 - ⚠️ 函数返回局部变量地址是未定义行为，别这么干。
- ⚠️ 结构体数组
sort必须提供比较函数cmp，不然默认无法比较（struct 无内置<）。 - ⚠️ 引用必须初始化：
int &r;是编译错误。 - ⚠️
arr与*arr：二维数组的指针层级容易绕晕，初学可先用下标书写。
七、考级要求 vs 竞赛进阶
- 考级要求（GESP 4 级）：struct 定义、成员访问、结构体数组排序、指针的概念与基本应用（值传递/引用传递/指针传递）是典型考点。
- 竞赛进阶（CSP-J/NOIP）：引用参数（
const T &）是高性能编码标配；指针/链表在 STL 容器内部与部分题目（链表模拟）中会用到；*与&的含义辨析是初赛笔试高频选择题。
八、课内练习建议
- 用结构体存三名学生的姓名与三门成绩，按平均分排序输出。
- 用两个指针依次输出数组前半部分和后半部分的"对折和"。
- 写一个函数
swap(int &a, int &b)实现交换，并比较值传递的差异。 - 用
new/delete动态申请一个结构体数组并读取数据。