C++中指针打印输出不同内存地址的原因是什么

所有疑问的核心前提：指针本身也是变量。只要是变量，就会在内存中占据独立的存储空间，有属于自己的内存地址；而指针变量中存储的内容，是它指向的目标对象的内存地址，这两个地址不要混淆。

测试代码 #

#include <iostream>

using namespace std;

class Node {

};

int main() {
    Node *head = NULL;
    Node *second = NULL;
    Node *tail = NULL;

    head = new Node();
    second = new Node();
    tail = new Node();

    Node** node_ref = &head;

    cout << head << endl; //memory address of head
    cout << &head << endl; //prints an address different than the line above? Why?
    cout << node_ref << endl; //prints the same as cout << &head;
    cout << &node_ref << endl; //prints new address (Is this the address of the new pointer?)
    cout << *node_ref << endl; //prints the same as cout << head; Why?
    return 0;
}

逐行输出逻辑解释 #

• cout << head << endl;
  原注释表述有误：这行打印的不是head本身的地址，是一级指针head中存储的数值——也就是new Node()在堆上分配的Node实例的内存地址。
• cout << &head << endl;
  和上一行输出不同是完全正常的：&是取地址符，这里取的是指针变量head自身在栈上的存储地址。head是main函数的局部变量，分配在栈区，它自己占一块栈内存，这块内存的地址和它存储的堆对象地址没有关联，自然不一样。
• cout << node_ref << endl;
node_ref是Node**类型的二级指针，定义时初始化为&head，也就是它存储的数值就是head变量的栈地址，所以输出和&head完全一致。
• cout << &node_ref << endl;
  你的猜测是对的：这里取的是二级指针变量node_ref自身的栈内存地址。node_ref同样是main函数的局部变量，在栈上有独立的存储空间，所以会输出新的、不重复的地址。
• cout << *node_ref << endl;
*是解引用运算符，对二级指针node_ref解引用，得到的是它指向的目标——也就是head这个一级指针本身。打印一级指针head输出的就是它存储的堆对象地址，所以和第一行cout << head的结果完全相同。

内存指向链路梳理 #

栈区（函数局部变量存储区） → 堆区（动态分配内存存储区）

1. 栈上的node_ref变量：自身地址为&node_ref，存储内容为head变量的栈地址
2. 栈上的head变量：自身地址为&head（即node_ref存储的内容），存储内容为堆上Node实例的地址
3. 堆上的Node实例：地址为head存储的内容（即*node_ref）

内容的提问来源于stack exchange，提问作者the_martian