C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課件：指針

指針第一節(jié)指針的概念第二節(jié)指針與數(shù)組的關(guān)系第三節(jié)指向結(jié)構(gòu)體類型數(shù)據(jù)的指針第四節(jié)項(xiàng)目任務(wù)：用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配實(shí)現(xiàn)輸入輸出管理第一節(jié)指針的概念計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中有兩個(gè)重要的硬件：CPU和內(nèi)存。程序是在CPU的控制下運(yùn)行的，而程序執(zhí)行時(shí)需要處理各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是被存放在內(nèi)存中的。為了便于管理，內(nèi)存空間被劃分成若干個(gè)大小相同（1個(gè)字節(jié)）的存儲(chǔ)單元，并為每一個(gè)存儲(chǔ)單元安排一個(gè)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)被稱為內(nèi)存地址，例如：在程序中，如果定義了如下的整型變量：intx,y;在編譯時(shí)就給這兩個(gè)變量分配了內(nèi)存單元。假定變量x占用編號(hào)為20A0（十六進(jìn)制）和20A1的兩個(gè)連續(xù)的內(nèi)存單元，變量y占用20A2和20A3兩個(gè)連續(xù)的內(nèi)存單元。若程序中有如下語(yǔ)句：x=15;y=30;則系統(tǒng)實(shí)際上就把15送到地址為20A0開始的兩個(gè)連續(xù)單元中，把30送到地址為20A2開始的兩個(gè)連續(xù)單元中。作為一類特殊的變量，指針就像一個(gè)指示器，它告訴程序在內(nèi)存的什么地方可以找到數(shù)據(jù)。當(dāng)然，數(shù)據(jù)在內(nèi)存中占幾個(gè)單元是由數(shù)據(jù)的類型決定的，如字符型變量分配1個(gè)字節(jié)，整型變量分配2個(gè)連續(xù)字節(jié)，單精度實(shí)型變量分配4個(gè)連續(xù)字節(jié)，雙精度實(shí)型變量分配8個(gè)連續(xù)字節(jié)，指針指向的是相應(yīng)數(shù)據(jù)在內(nèi)存中存放空間的第1個(gè)單元的地址。因此，我們把地址叫做“指針”。存放地址的變量，稱為指針變量，所以，指針就是地址。一、指針和指針變量（一）指針──即地址一個(gè)變量的地址稱為該變量的指針。通過變量的指針能夠找到該變量。（二）指針變量──指針變量是一種專門存放其他變量在內(nèi)存中的地址的特殊變量。它的值是變量的地址（而非變量的值！）。指針與指針變量的區(qū)別，就是變量值與變量的區(qū)別。由此可見，指針就是“內(nèi)存單元的地址”。指針指向一個(gè)內(nèi)存單元。指針變量就是地址變量。地址(指針)也是數(shù)據(jù)，可以保存在一個(gè)變量中。保存地址(指針)數(shù)據(jù)的變量稱為指針變量。而變量的指針就是“變量的地址”。變量的指針指向一個(gè)變量對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元。既然指針變量的值是一個(gè)地址，那么這個(gè)地址不僅可以是變量的地址，也可以是其他數(shù)據(jù)類型的地址，如數(shù)組的首地址等。二、指針變量的定義指針變量的定義方法如下：類型聲明符*指針變量名;其中，“*”表示這是一個(gè)指針變量，變量名即為定義的指針變量名，類型聲明符表示該指針變量所指向的變量的數(shù)據(jù)類型。例如：int*pointer1,*pointer2;/*pointer1和pointer2是兩個(gè)指針變量，指向的數(shù)據(jù)類型為整型*/float*pointer3;/*pointer13是指針變量，指向的數(shù)據(jù)類型為浮點(diǎn)型*/char*pointer4;/*pointer4是指針變量，指向的數(shù)據(jù)類型為字符型*/在定義指針變量時(shí)要注意兩點(diǎn)：1、標(biāo)識(shí)符前面的"*"，表示該變量為指針變量。2、一個(gè)指針變量只能指向同一個(gè)類型的變量。注意：指針變量也是一種變量，與我們前面介紹過的普通變量相比，它只不過是一種特殊的變量，其特殊性表現(xiàn)在類型和值上。指針變量的類型是指針?biāo)赶虻淖兞康念愋停皇亲陨淼念愋?，指針變量的值是某個(gè)變量在內(nèi)存中的地址，這個(gè)值將被編譯器當(dāng)作一個(gè)地址，而不是一個(gè)一般的數(shù)值。三、指針變量的操作及運(yùn)算指針變量的操作主要有以下兩個(gè)相關(guān)的運(yùn)算符：1.&——取地址運(yùn)算符。其中，地址運(yùn)算符“&”用來表示變量的地址。其一般形式為：&變量名例如，&a表示變量a的地址，&b表示變量b的地址。變量a、b本身必須預(yù)先定義。2.*——指針運(yùn)算符(或稱“間接訪問”運(yùn)算符)。訪問指針變量所指向的變量的一般格式為：*指針變量名指針變量同普通變量一樣，在使用之前不僅要進(jìn)行聲明，而且必須賦予具體的值。未經(jīng)賦值的指針變量不能使用，否則將造成系統(tǒng)混亂，甚至死機(jī)。指針變量的賦值只能賦予地址，決不能賦予任何其他數(shù)據(jù)，否則將引起錯(cuò)誤。在C語(yǔ)言中，變量的地址是由編譯系統(tǒng)分配的。例如:inti,j;pointer1=&i;/*將i的地址賦值給pointer1*/pointer2=&j;/*將j的地址賦值給pointer2*/【案例8-1】從鍵盤上輸入任意矩形的長(zhǎng)、寬，求它的周長(zhǎng)和面積。程序代碼如下：#include<stdio.h>main(){float*len,*wide,len1,wide1,m,s;/*定義了兩個(gè)指針變量len,wide*/len=&len1;/*將變量len1的地址賦給len*/wide=&wide1;/*將變量wide1的地址賦給wide*/printf("\n請(qǐng)輸入矩形的長(zhǎng)和寬：");scanf("%f%f",&len1,&wide1);m=(*len)*(*wide);/**len表示指針len所指向的變量的值，求矩形的面積*/s=2*((*len)+(*wide));/*求矩形的周長(zhǎng)*/printf("\n該矩形的周長(zhǎng)是：%f",s);printf("\n該矩形的面積是：%f",m);}【說明】定義變量時(shí)，變量名前加“*”，表示該變量為指針變量。而使用指針變量時(shí)，變量名前加“*”，則表示該指針變量所指向的變量的值。如：float*len中的*len表示定義指針變量len，而語(yǔ)句m=(*len)*(*wide)中的*len代表指針變量len所指向的變量的值?！驹囈辉嚒坑弥羔榿硗瓿傻诹轮邪咐?-4中兩個(gè)變量的值的交換。3.指針的賦值運(yùn)算賦值運(yùn)算是指使指針變量指向一特定的內(nèi)存地址。指針變量的賦值運(yùn)算只能在相同的數(shù)據(jù)類型之間進(jìn)行。(1)相同類型指針可相互賦值，不同類型指針不能相互賦值。例如：charch='A',*p1=&ch;intn=10,*p2=&n;intm=100,*p3=&m;doubled=10.0,*p4=&d;p4=p1;p1=p4;p4=p2;/*錯(cuò)誤*/p2=p1;/*正確*/(2)不能對(duì)指針賦一個(gè)常量地址。例如：inta[4]={1,2,3,4};int*p;p=2000;printf(”%x”,p);/*錯(cuò)誤，不應(yīng)把一個(gè)整數(shù)賦給指針變量*/p=a;/*正確p指向數(shù)組a的首地址*/(3)空指針P=NULL;/*表示p不指向任何數(shù)據(jù)*/4.指針的加減運(yùn)算(1)指針加整數(shù)和指針減整數(shù)?？梢酝ㄟ^對(duì)指針與一個(gè)整數(shù)進(jìn)行加、減運(yùn)算來移動(dòng)指針，例如：p+n;p-n;等其中p是指針變量，n是整數(shù)。進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)，表示p向地址增大的方向移動(dòng)；進(jìn)行減法運(yùn)算時(shí)，表示p向地址減小的方向移動(dòng)。移動(dòng)的具體長(zhǎng)度取決于指針的數(shù)據(jù)類型，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)確定。(2)指針自增和自減運(yùn)算例如:inta[4]={1,2,3,4};int*p=a,*p1=p+3;p++;p--;++p;--p指針加1或減1的結(jié)果是指針變量指向后一個(gè)數(shù)據(jù)或前一個(gè)數(shù)據(jù)的首地址，即加一個(gè)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，或減一個(gè)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。第二節(jié)指針與數(shù)組的關(guān)系在C語(yǔ)言中指針與數(shù)組的關(guān)系十分密切。因?yàn)閿?shù)組中的元素是在內(nèi)存中連續(xù)排列的存放的，所以任何用數(shù)組下標(biāo)完成的操作都可以通過指針的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。所謂數(shù)組的指針是指數(shù)組的起始地址(首地址)，數(shù)組元素的指針則是數(shù)組元素的地址。使用數(shù)組指針的主要原因是操作方便，編譯后產(chǎn)生的代碼占用空間少，執(zhí)行速度快，效率高。一、指針和數(shù)組數(shù)組中所有元素都是依次存儲(chǔ)在內(nèi)存單元中的，每個(gè)元素都有相應(yīng)的地址。規(guī)定數(shù)組名代表數(shù)組中第一個(gè)元素的地址。例如：inta[5];int*pi;則pi=&a[0];等價(jià)于pi=a;通過指針能引用數(shù)組元素。如：*(a+i)、*(p+i)的形式都表示數(shù)組元素a[i]。其中：a是數(shù)組名，p是指向數(shù)組的指針變量。例如：*(pi+1)=1;等價(jià)于a[1]=1;因?yàn)镃規(guī)定，pi+1是下一個(gè)數(shù)組元素地址，即是元素a[1]的地址，而pi+i就是元素a[i]的地址。指向數(shù)組的指針變量實(shí)際上也可像數(shù)組變量那樣使用下標(biāo)，而數(shù)組變量又可像指針變量那樣使用指針?！景咐?-2】編寫程序，要求使用指針變量完成一組成績(jī)的輸入和輸出（假定有6門課程）。分析：定義指針變量p，通過p來訪問score數(shù)組的元素。#defineN6#include<stdio.h>voidmain(){ intscore[N],*p; inti; printf("請(qǐng)輸入%d門課程的成績(jī)：",N);/*輸入6門課程的成績(jī)*/ p=score;/*將數(shù)組score的首地址賦給指針p*/ for(i=0;i<N;i++)/*用for循環(huán)語(yǔ)句輸入6門課程的成績(jī)*/ { scanf("%d",p); p++; } printf("%d門課程的成績(jī)?yōu)椋篭n",N); for(p=score;p<score+N;p++)/*p++表示指針變量向后移動(dòng)指向下一個(gè)數(shù)組元素*/ printf("%5d",*p); printf("\n");}

【注意】指針變量可以實(shí)現(xiàn)本身的值的改變，而數(shù)組名則不能。例如，p++是合法的，而score++是錯(cuò)誤的。二、字符串指針字符串在內(nèi)存中的起始地址稱為字符串的指針，可以定義一個(gè)字符指針變量指向一個(gè)字符串。例如：charc,*p=&c;/*表示p是一個(gè)指向字符變量c的指針變量*/char*s="CProgram";/*表示s是指向字符串的指針變量，把字符串的首地址賦給了s*/

這里要注意字符指針與字符數(shù)組之間的區(qū)別。例如，有說明語(yǔ)句：char*str,string[]="Thisisastring.";str=string;

此時(shí)，string是字符數(shù)組，它存放了一個(gè)字符串。字符串指針str與字符數(shù)組string的區(qū)別是：str是一個(gè)變量，可以改變str使它指向不同的字符串，但不能改變str所指的字符串常量。string是一個(gè)數(shù)組，可以改變數(shù)組中保存的內(nèi)容?！景咐?-3】用指針作為函數(shù)的形式參數(shù)，編寫字符串復(fù)制函數(shù)。

#include<stdio.h>voidstrcopy(char*str1,char*str2)/*將串str1拷貝到串str2中，函數(shù)的形式參數(shù)為指向字符的指針*/{while((*str2=*str1)!='\0')/*當(dāng)str1所指的字符為結(jié)束標(biāo)志'\0'時(shí)，結(jié)束循環(huán)*/{str1++;str2++;}}main(){chara[40],b[40];printf("請(qǐng)輸入字符串:");scanf("%s",a);strcopy(a,b);/*調(diào)用函數(shù)的實(shí)際參數(shù)為一維數(shù)組名*/printf("a=%s\nb=%s\n",a,b);

}【說明】本程序中使用一維數(shù)組名作為實(shí)際參數(shù)，使用數(shù)組名作為實(shí)際參數(shù)也就是將數(shù)組的首地址傳遞給被調(diào)用函數(shù)。"str1++"的含義是：將指針str1的值加１。同樣，"str2++"的含義是：將指針str2的值加１。程序的結(jié)束條件是：當(dāng)str1所指的字符為結(jié)束標(biāo)志'\0'時(shí)，結(jié)束循環(huán)。第三節(jié)指向結(jié)構(gòu)體類型數(shù)據(jù)的指針一、指向結(jié)構(gòu)體變量的指針一個(gè)指針變量如果用來指向一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量時(shí)，就稱它為結(jié)構(gòu)體指針變量，結(jié)構(gòu)體指針變量中的值是所指向的結(jié)構(gòu)體變量的首地址，通過結(jié)構(gòu)體指針變量即可訪問該結(jié)構(gòu)體變量。這與數(shù)組指針的情況是相同的。結(jié)構(gòu)體指針變量定義的一般形式為：struct結(jié)構(gòu)體名*結(jié)構(gòu)體指針變量名例如：在前面的例題中定義了student這個(gè)結(jié)構(gòu)體，如要說明一個(gè)指向student的指針變量p_str，可寫為：structstudent*p_stu;二、指向結(jié)構(gòu)體數(shù)組的指針指針變量可以指向一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組，這時(shí)結(jié)構(gòu)體變量指針的值就是整個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組的首地址?！景咐?-4】用指針變量輸出結(jié)構(gòu)體數(shù)組。#include<stdio.h>main(){structperson{intnum;charname[20];charsex;}stu[3]={{1000,"ZhangHua",'M'},{1001,"LiPing",'F'},{1002,"WangMing",'M'}};/*定義了person結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)組stu并作了初始化*/structperson*p;for(p=stu;p<stu+3;p++)printf("%4d%-20s%3c\n",p->num,p->name,p->sex);}【說明】在程序中，定義了person結(jié)構(gòu)體類型的數(shù)組stu并作了初始化，在main函數(shù)中定義了指針p，指向stu數(shù)組，在循環(huán)語(yǔ)句中，p被賦予stu的首地址，然后循環(huán)3次，輸出stu數(shù)組中各成員值。三、鏈表的概念鏈表是結(jié)構(gòu)體最重要的應(yīng)用，它是一種非固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一種動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)，它能夠根據(jù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和數(shù)量使用內(nèi)存，尤其適用于數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)可變的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。鏈表有一個(gè)頭指針變量，以head表示，它存放一個(gè)地址。該地址指向一個(gè)元素。鏈表中每一個(gè)元素稱為結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都應(yīng)包括兩個(gè)部分：一為用戶需要的實(shí)際數(shù)據(jù)，二為下一個(gè)結(jié)點(diǎn)的地址。因此，head指向第一個(gè)元素；第一個(gè)元素指向第二個(gè)元素……直到最后一個(gè)元素，該元素不再指向其他元素，它稱為表尾，它的地址部分放一個(gè)“NULL”（表示空地址），鏈表到此結(jié)束。（一）鏈表的實(shí)現(xiàn)1．結(jié)點(diǎn)定義結(jié)點(diǎn)包含數(shù)據(jù)域和指針域，結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可描述為：其中Data域用來存放結(jié)點(diǎn)本身信息，類型由具體問題而定，Next域存放下一個(gè)元素的地址。2．單鏈表的邏輯結(jié)構(gòu)為了能順次訪問每個(gè)結(jié)點(diǎn)，需要保存單鏈表第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)地址。這個(gè)地址稱為單鏈表的頭指針，用head表示。DateNext圖8.1鏈表的邏輯結(jié)構(gòu)3．在C語(yǔ)言中單鏈表結(jié)點(diǎn)類型可以定義為：structnode{intdata;/*數(shù)據(jù)域*/structnode*link;/*鏈域，是指向與結(jié)點(diǎn)類型完全相同的其他結(jié)點(diǎn)的指針*/};（二）鏈表的操作對(duì)鏈表施行的操作有以下幾種：heada1a2a4a5a31.建立鏈表：是在確定了鏈表結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)之后給鏈表中的若干個(gè)結(jié)點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)。2.鏈表的輸出：是將一個(gè)已經(jīng)建立好的鏈表中各個(gè)結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)字段部分地或全部地輸出。3.插入一個(gè)結(jié)點(diǎn)：是指將一個(gè)已知的結(jié)點(diǎn)插入到已經(jīng)建立好的鏈表中。4.刪除一個(gè)結(jié)點(diǎn)：是指從已經(jīng)建立好的鏈表中按指定關(guān)鍵字段刪除一個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn)。5.查找一個(gè)結(jié)點(diǎn)【案例8-5】建立一個(gè)帶頭結(jié)點(diǎn)的單鏈表，數(shù)據(jù)字段為整數(shù)，當(dāng)輸入的整數(shù)為0時(shí)，結(jié)束建立鏈表，并將鏈表的數(shù)據(jù)字段部分全部顯示在屏幕上。#include<stdio.h>structnode/*定義鏈表結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)*/{intnum;structnode*next;/*定義了一個(gè)指向node類型的結(jié)點(diǎn)的指針*/};main(){structnode*head;/*定義一個(gè)頭結(jié)點(diǎn)*/structnode*create();voidprint(structnode*head);head=create();/*創(chuàng)建單鏈表*/print(head);/*輸出單鏈表*/}structnode*create()/*創(chuàng)建單鏈表函數(shù)返回的是與節(jié)點(diǎn)相同類型的指針*/{structnode*head,*p1,*p2;p1=p2=(structnode*)malloc(sizeof(structnode));/*申請(qǐng)新節(jié)點(diǎn)*/head=NULL;/*創(chuàng)建一個(gè)空表*/scanf("%d",&p1->num); /*輸入節(jié)點(diǎn)的值*/p1->next=NULL; /*將新節(jié)點(diǎn)的指針置為空*/while(p1->num!=0) /*輸入節(jié)點(diǎn)的數(shù)值不等于0，執(zhí)行循環(huán)體*/{p1->next=NULL;/*將新結(jié)點(diǎn)的指針置為空*/if(head==NULL)head=p1;/*如果是空表,將結(jié)點(diǎn)插入表頭*/elsep2->next=p1;/*如果是非空表,將結(jié)點(diǎn)插入到表尾*/p2=p1;/*指針p2指向鏈表的最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)*/p1=(structnode*)malloc(sizeof(structnode)); scanf("%d",&p1->num); /*輸入節(jié)點(diǎn)的值*/p1->next=NULL;/*申請(qǐng)新結(jié)點(diǎn)*/}p2->next=NULL;/*將最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域賦為空值*/returnhead; /*返回鏈表的頭指針*/}voidprint(structnode*head) /*輸出以head為頭的鏈表各節(jié)點(diǎn)的值*/{structnode*temp;temp=head; /*取得鏈表的頭指針*/while(temp!=NULL) /*只要是非空表*/{printf("%3d",temp->num); /*輸出鏈表節(jié)點(diǎn)的值*/temp=temp->next; /*指針移向下一個(gè)結(jié)點(diǎn)*/}}【思考】程序中的(structnode*)malloc((sizeof(structnode)))起什么作用？第四節(jié)項(xiàng)目任務(wù)：用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配實(shí)現(xiàn)輸入輸出管理【項(xiàng)目案例】用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配實(shí)現(xiàn)輸入輸出管理分析：在前面的章節(jié)中學(xué)生的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)組中，因此必須事先定義數(shù)組的長(zhǎng)度，如果事先難以確定要處理的學(xué)生的人數(shù)，就必須把數(shù)組定義得足夠大，顯然，這將會(huì)浪費(fèi)大量的內(nèi)存空間。而鏈表則是根據(jù)需要開辟內(nèi)存單元。下面的程序中，我們將用鏈表來存儲(chǔ)學(xué)生信息，鏈表的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都是結(jié)構(gòu)體變量，它包括學(xué)生學(xué)號(hào)、姓名、語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、物理、化學(xué)這5門課的成績(jī)。程序如下：#defineN4#include<stdio.h>structscore/*定義鏈表結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)*/{charxuehao[10];charmingzi[10];intscor[5];structscore*next;/*定義了一個(gè)指向score類型的結(jié)點(diǎn)的指針*/};main(){structscore*head;structscore*data_input();voidprint(structscore*head);head=data_input();print(head);}structscore*data_input()/*---------學(xué)生數(shù)據(jù)輸入---------*/{inti,j;structscore*head,*p1,*p2;/*其中定義了一個(gè)頭指針head，指針p1指向新插入的結(jié)點(diǎn)，指針p2指向鏈表的最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)*/printf("輸入每個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名及每門課程的成績(jī)，以回車結(jié)束\n");p1=p2=(structscore*)malloc(sizeof(structscore));/*申請(qǐng)新結(jié)點(diǎn)*/head=NUL