指針基本概念介紹

1、第2-5講 指針1基本概念介紹指針的基本概念指針與數(shù)組指針與字符串指針與函數(shù)指針與結構體引用的概念及應用15.1 指針的概念一、指針與地址指針是C語言中的一個重要概念。掌握指針的用法，可使程序簡潔、高效、靈活。例如：尋寶游戲66 1000P2111000 P為指針變量，1000（地址）是指針變量的值。 指針變量就是用來存放另一變量地址的變量2計算機的內(nèi)存是一些“存儲單元”的系列集。每個單元（字節(jié)）有一個稱為地址的數(shù)字與之關聯(lián)。地址都是從0開始依次編號的。最后一個地址編號取決于內(nèi)存的大小。64K 65535當聲明一個變量時，系統(tǒng)會在內(nèi)存中分配適當?shù)拇鎯臻g，以保存該變量的值。內(nèi)存單元地址0123

2、4567.655353 指針是建立在下面3個基本概念的基礎上的： 計算機的內(nèi)存地址是指針常量(pointer constant)。我們不能修改它們，只能用來存儲數(shù)據(jù)值。 不能直接保存地址的值，只能利用地址運算符(&)來獲取變量的地址。這樣獲得的值稱為指針值(pointer value，也就是變量的地址)。指針值在程序每次運行時都會發(fā)生變化。 包含指針值的變量稱為指針變量(pointer variable)指針相關的基本概念 指針常量 指針值 指針變量 指針4二、指針變量的聲明 聲明形式： 數(shù)據(jù)類型 * 指針變量名； “ * ” 表示這里聲明的是一個指針類型的變量。 “ 數(shù)據(jù)類型” 是指針所指向

3、的變量的類型。一個指針變量只能指向同一個類型的變量。 例如： int * point_a; / 聲明了一個指向 int 型數(shù)的指針變量 兩種理解：1）(int *) point_a； / point_a 為 int * (整數(shù)指針）2） int (*point_a); / *point_a 為一個整數(shù) 注意： int * point_a, point_b; / point_b為intint * point_a, * point_b; / point_b為int *5在C/C+中，每個指針均有兩方面的含義：內(nèi)存存儲單元和對存儲單元內(nèi)容的解釋內(nèi)存存儲單元就是地址 指針本身只包含地址，要使用指針指向

4、的數(shù)據(jù)，必須先到達那個地址，提取并按一定規(guī)則解釋該內(nèi)存單元的內(nèi)容。內(nèi)存單元只不過是一些0/1位的組合。解釋的基礎依賴于指針的類型 整數(shù)指針表示指針指向一個整數(shù)，其真實含義是：程序從指針提供的單元地址提取整數(shù)所占字節(jié)數(shù)的0/1組合，即按整數(shù)編碼規(guī)則解釋。 例如：對同一存儲單元，用幾種方法解釋得到不同的結果。6假設內(nèi)存單元為(16進制）： 0a 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6a解釋結果： int * ：提取 0a 61char * ：提取 0a float * ：提取 0a 61 62 63long * ：提取 0a 61 62 637三、與指針相關的運算符: & 和 *

5、 “ & ” 為取地址（引用）運算符，用來得到一個變量的地址。位于變量之前的地址運算符將可返回該變量的地址。運算符“&”只能用于單個變量或一個數(shù)組元素。&125 非法！指向了常量int x10 &x 非法！指向了數(shù)組名&(x+y) 非法！指向了表達式8必須確保指針變量總是指向相應的數(shù)據(jù)類型。 float a, b; int x, *p; p = &a; 錯！可以把初始化和聲明組合在一起。 int a, b; int *pt1, *pt2=&b; / 把變量b的地址賦給指針變量pt2 pt1 = &a; / 把變量a的地址賦給指針變量pt1唯一要求的是變量必須在初始化之前就已經(jīng)聲明過了。可以在定

6、義指針變量時帶有一個初始值NULL或零。 int *p=NULL; /定義p為指向整形變量的指針變量， / 并初始化為0 int *p=0;9“ * ” 為間接訪問運算符（或稱“反引用”運算符），表示指針所指向的變量的值。 在聲明語句中，“ * ” 表示聲明的變量是一個指針。 int *point_a; 在執(zhí)行語句中或聲明語句的初值表達式中，表示訪問指針所指對象的內(nèi)容。例如： printf(%d, *point_a); / 輸出指針 point_a 所指向的內(nèi)容int a, *pt, b;a = 100;pt = &a; / 將a 的地址賦給指針變量ptb = *pt; / *pt返回的是變量

7、a的值a = *(&a) = *pt = n&a = &(*pt)10例5-1，通過指針變量訪問整型變量 11指針的賦值在聲明指針的同時進行初始化賦值 數(shù)據(jù)類型 * 指針名 = 初始地址；int a = 100;int *pt = &a; / 聲明并用變量名來初始化指針int array10;int *pt = array; / 聲明并用數(shù)組名來初始化指針 在聲明之后，單獨使用賦值語句 指針名 = 地址；int a = 100, x;int *pt;pt = &a; / 把變量 a 的地址賦給指針 pt可以通過指針變量 pt 間接訪問變量ax = *pt; / 等價于: x = a;12指針變

8、量和一般變量一樣, 對于同一類型，存放在它們之中的值是可以改變的, 也就是說可以改變它們的指向 int a, b, *pt1, *pt2; a = 100; b = 200; pt1 = &a; / 把變量 a 的地址賦給指針 pt1 pt2 = pt1； / 使pt2 與pt1指向同一對象 pt2 = &b; / 把變量 b 的地址賦給指針 pt2 *pt2 = *pt1; / 表示把pt1指向的內(nèi)容賦給pt2所指的區(qū)域pt2bpt1a200100&a100&b&a13對運算符& 和 * 的幾點說明：1）如pt1 = &a; ，若&*pt1，則按自右而左方向結合（優(yōu)先級相同），因此先進行 *

9、pt1運算，就是變量a，再執(zhí)行&運算，即為變量a的地址。pt2 &*pt1; / 它的作用是將&a賦給pt2，等價于 pt2 = &a; 如果pt2原來指向b，經(jīng)過重新賦值后，它已不再指向b了。pt2b&apt1a&a&b142）*&a ：先進行&a 運算，得a 的地址，再進行* 運算。與a等價3）(*pt)+ 相當于 a+如果沒有（），相當于*(pt+)。即先做pt+，再求*。而 pt+ 為后加，故先對pt做*pt 操作，得到a，再使pt加1，這樣，pt就不再指向a了四、指針鏈把一個指針指向另一個指針，從而形成如下所示的指針鏈多重間接(multiple indirection) 地址2pt2

10、地址1 pt1值變量15指向指針的指針變量必須在名稱前面添加額外的間接運算符。例如：int *pt; / pt 是指向int 類型的指針的指針可以使用兩次間接運算符，用指向指針的指針來間接地訪問目標值。例5-2，通過指向指針的指針變量訪問整型變量16五、指針表達式與其它變量一樣，指針變量也可用于表達式中。還可以使用關系運算符對指針進行比較。p1 = p2p1 != p2對單獨變量的指針進行比較沒有意義。指針比較一般用于處理數(shù)組或字符串 合法 合法 合法 合法 錯！17指針可以進行遞增、遞減運算p1 = p1 + 1;p1 = p2 + 2;當指針進行遞增（減）時，所增加的值為該指針指向的數(shù)據(jù)類

11、型的“長度”字符char1字節(jié)整數(shù)int2字節(jié)浮點數(shù)float4字節(jié)長整數(shù)long4字節(jié)雙精度數(shù)double8字節(jié)18 1）可以把另一個變量的地址賦給指針變量。 2）可以把一個指針變量的值賦給另一個指針變量。 3）可以使用NULL或零值來初始化指針變量。 4）可以在指針變量的前面或后面添加遞增或遞減運算符。 5）指針變量可以與整數(shù)值進行加減運算。 6）當兩個指針指向相同數(shù)據(jù)類型的對象時，可以使用關系運算符對它們進行比較操作。 7）不能把指針變量與常量做乘法運算。 8）兩個獨立的指針變量不能做加法運算。 9）不能把一個數(shù)值賦給地址。（例如，&x=10 是非法的） 指針操作的規(guī)則195.2 指針與

12、數(shù)組一、指向數(shù)組元素的指針通過數(shù)組下標所能完成的任何操作都可以通過指針來實現(xiàn)。用指針編寫的程序比用數(shù)組下標編寫的程序執(zhí)行速度快，但理解起來稍微困難一些。例如：int a10, x;int *pa;pa = &a0; / pa指向數(shù)組a的第0個元素 pa=a;x = *pa; / 把a0中的內(nèi)容復制到變量x中pa = &a2; / pa=a+2;2018161412108642a0a9 pa:a:pa+1:pa+2:20二、通過指針引用數(shù)組元素如果pa = &a0; 則也可通過指針訪問數(shù)組元素ai *(a+i) *(pa+i)pai *(pa+i) 引用一個數(shù)組元素的方法：下標法，ai指針法，*

13、(pa+i) 或*(a+i)數(shù)組元素的地址是通過它的索引和數(shù)據(jù)類型的長度（比例因子）來計算的。xi的地址 = 基本地址 + （i 數(shù)據(jù)類型的比例因子）例5-3，設有一個int 型一維數(shù)組a，有10個元素。用三種方法輸出各元素。2122使用注意 通過指針訪問數(shù)組元素必須保證所有間接訪問都在合法范圍內(nèi)進行 由運算取得的指針值不能超出數(shù)組首元素和末元素的位置ai0* ( p + i )321a0a9 p:a:p+1, a+1:p+2, a+2:p+i, a+i:p+9, a+9:23 p = a;24三、地址算術運算如果p是一個指向數(shù)組中某個元素的指針，那么p+將對p進行自增運算，并指向下一個元素；

14、而p=p+i 將對p進行加i的增量運算，使其指向指針p當前指向的元素之后的第i個元素。*p+，自右向左結合，等價于*(p+)。作用是先得到p指向的變量的值(*p)，然后再使p+1p。*(p+)與*(+p)作用不同。前者先取*p值，然后使p加1；后者使先使p加1，再取*p值。(*p)+，表示p所指向的元素值加1。*(p-)與*(-p)25指針在一定條件下，可進行比較。例如：兩個指針變量p, q指向同一數(shù)組, 則, =,=, =等關系運算符都能正常進行。 若p = = q為真, 則表示p, q 指向數(shù)組的同一元 素; 若pq 為真, 則表示p所指向的數(shù)組元素在q所指向的數(shù)組元素之前。兩個指針變量在

15、一定條件下, 可進行減法運算。例如：設p, q指向同一數(shù)組, 且pq，則p-q+1表示位于p和q指向的元素之間的元素的個數(shù)。指針與整數(shù)之間不能相互轉換，但0是唯一的例外。常量0可以賦值給指針，指針也可以和常量0進行比較。程序中經(jīng)常用符號常量NULL代替常量0。符號常量NULL定義在標準頭文件 中。26有效的指針運算包括：相同類型之間的賦值運算；指針同整數(shù)之間的加法或減法運算；指向相同數(shù)組中元素的兩個指針間的減法或比較運算；將指針賦值為0 （或NULL）；指針與0 （或NULL）之間的比較運算。27四、指針使用中的常見錯誤指針使用靈活，用途廣泛，但容易出錯。 錯誤使用主要表現(xiàn)為：讀出操作，導致得

16、到無效的數(shù)據(jù)。 這是因為：一個指針在定義后而被賦值之前，其值是未知的。寫入操作，導致重寫其他數(shù)據(jù)甚至代碼段，這種錯誤的影響有時不會立即表現(xiàn)出來。使用指針的最常見錯誤是非法間接訪問，例如： int *p, n = 3; *p = n; / 錯！這個語句是個大錯誤，它可能引起的后果無法預料。28五、多維數(shù)組與指針多維數(shù)組元素的地址二維數(shù)組在內(nèi)存中是按行存放的int a33=1,2,3, 2,3,4, 3,4,5;543432321a2a1a0a(2000)a+1(2006)a+2(2012)a0(2000)a0+1(2002)a0+2(2004)29表示形式含義a二維數(shù)組名，指向第0行首地址a0,

17、 *(a+0), *a第0行第0列元素地址a+1, &a1第1行首地址a+i, &ai第i行首地址a1，*(a+1)第1行第0列元素a10的地址a1+1, *(a+1)+1, &a11第1行第1列元素a11的地址ai+j, *(a+i)+j, &aij第i行第j列元素aij的地址*(a1+1), *(*(a+1)+1), a11第1行第1列元素a11的值*(ai+j), *(*(a+i)+j), aij第i行第j列元素aij的值30例5-4，用指針實現(xiàn)二維數(shù)組的輸出31指向多維數(shù)組元素的指針變量 指向數(shù)組元素的指針 計算aij在數(shù)組中的相對位置（數(shù)組大小為mn）為：i*n+j例5-5，改寫例5

18、-4 32指向有m個元素組成的一維數(shù)組的指針變量int a3; int array23;int (*p)3; int a3; / p 所指的對象是一個包含3個元素的一維數(shù)組，p的值是該一維數(shù)組的首地址p = array(*p)2(*p)1(*p)0(*p)數(shù)組parray1array0pp+133例5-6，改寫例5-434六、指針數(shù)組的概念數(shù)組中的每個元素均為指針類型數(shù)據(jù)一維指針數(shù)組的定義形式為： 類型名 *數(shù)組名數(shù)組長度;int *p5;比較適于用來指向若干字符串，是字符串處理更加方便、靈活例如，圖書館查書，書名都是字符串且書名長度不同，若放在一個數(shù)組中且對它們進行排序，因此如設計一個二維字

19、符數(shù)組，需指定長度，浪費空間。可用指針數(shù)組來實現(xiàn)35例5-7，將若干字符串按字母順序（由小到大）輸出將字符串數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)（sort函數(shù)實現(xiàn)）sort函數(shù)的兩個參數(shù)：string用來接收字符串數(shù)組，char *string n 用來接收該字符串數(shù)組的大小字符串排序算法（選擇排序法）基本思想：在某個位置i，找從該位置到最后一個元素之間最小的元素。找到后，如果這個元素不是位置i，則要把這個最小元素交換到i 位置。i 從1 到倒數(shù)第2個元素，重復進行上述選擇，就會完成數(shù)組中各元素的排序輸出一組字符串printf(%s%c, stringi, (i成員名 / - 稱為成員選擇運算符 (*p).成員名 p-.成員名65二、指向結構數(shù)組的指針例5