第8章-善于利用指針-譚浩強(qiáng)第五版

第八章善于利用指針學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解指針與地址的概念。2．掌握指針變量的定義、初始化及指針的運(yùn)算。3．理解指針與數(shù)組本質(zhì)聯(lián)系，能用指針處理數(shù)組。4．掌握利用指針處理字符串的方法。5．了解指向函數(shù)的指針。6．掌握返回指針值的函數(shù)。7．掌握指針數(shù)組及應(yīng)用。8．掌握動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配及指向它的指針。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：指針的概念；指針與數(shù)組元素地址的內(nèi)在關(guān)系；使用指針處理數(shù)組；指針處理字符串；返回指針值的函數(shù)；指針數(shù)組；動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。難點(diǎn)：指針的概念；指針與數(shù)組元素之間的地址對(duì)應(yīng)關(guān)系；使用指針處理數(shù)組；返回指針值的函數(shù)；指針數(shù)組；動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。指針是C語(yǔ)言的靈魂可以為直接訪問(wèn)計(jì)算機(jī)硬件提供了便捷的方法，是進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)所不可缺少的。掌握C語(yǔ)言中的指針及相關(guān)概念、使用方法是學(xué)好C語(yǔ)言和實(shí)際應(yīng)用所必須的，同時(shí)指針的使用有時(shí)是危險(xiǎn)的，錯(cuò)誤的指針操作輕則影響程序結(jié)果的正確性，重則導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。8.1指針是什么內(nèi)存區(qū)的每一個(gè)字節(jié)有一個(gè)編號(hào)，這就是“地址”，它相當(dāng)于旅館中的房間號(hào)。在地址所標(biāo)識(shí)的內(nèi)存單元中存放數(shù)據(jù)，這相當(dāng)于旅館房間中居住的旅客一樣。將地址形象化地稱(chēng)為“指針”。在C語(yǔ)言中，編譯過(guò)程將每一個(gè)變量都要轉(zhuǎn)化成一個(gè)相應(yīng)的內(nèi)存單元地址。程序?qū)?nèi)存變量的訪問(wèn)其實(shí)是通過(guò)對(duì)內(nèi)存地址所指的內(nèi)存單元中的內(nèi)容的訪問(wèn)來(lái)達(dá)到。8.1指針是什么i200032000i_pointer*i_pointer20003直接存取間接存取內(nèi)存變量、指針、地址（指針）、變量值的關(guān)系8.2.1

使用指針變量變量的地址就是變量的指針，那什么是指針變量呢？指針變量是用于存放變量地址的變量，其作用是指向一個(gè)變量。變量本身有不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。根據(jù)指針變量所指向變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型的不同，指針變量也可分為相應(yīng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型。8.2.2怎樣定義指針變量定義指針變量的一般形式為：

類(lèi)型*指針變量名;如：int*pointer_1,*pointer_2;int是為指針變量指定的“基類(lèi)型”基類(lèi)型指定指針變量可指向的變量類(lèi)型如pointer_1可以指向整型變量，但不能指向浮點(diǎn)型變量下面都是合法的定義和初始化：float*pointer_3;char*pointer_4;inta,b;int*pointer_1=&a,*pointer_2=&b;*pointer_1＝&a;錯(cuò)誤pointer_3＝&a;錯(cuò)誤pointer_1＝&a;正確pointer_3＝2000;錯(cuò)誤8.2.2怎樣定義指針變量8.2.3怎樣引用指針變量在引用指針變量時(shí)，可能有三種情況：給指針變量賦值。如：p=&a;引用指針變量指向的變量。如有

p=&a;*p=1;

則執(zhí)行printf(“%d”,*p);將輸出1引用指針變量的值。如：printf(“%o”,p);使p指向a*p相當(dāng)于a以八進(jìn)制輸出a的地址要熟練掌握兩個(gè)有關(guān)的運(yùn)算符：(1)＆

取地址運(yùn)算符。用于獲取變量的地址。如&a是變量a的地址(2)*指針運(yùn)算符（“間接訪問(wèn)”運(yùn)算符）用于獲取所指變量的值。

8.2.3怎樣引用指針變量&運(yùn)算和*運(yùn)算定義inti=3；int*j；j=&i;//設(shè)i的地址為2012則內(nèi)存中的狀況如下圖所示：32012*j的值是多少？&i的值是多少？&*j的值是多少？*&i的值是多少？例8.1通過(guò)指針變量訪問(wèn)整型變量。解題思路：先定義2個(gè)整型變量，再定義2個(gè)指針變量，分別指向這兩個(gè)整型變量，通過(guò)訪問(wèn)指針變量，可以找到它們所指向的變量，從而得到這些變量的值。#include<stdio.h>intmain(){inta=100,b=10;int*pointer_1,*pointer_2;pointer_1=&a;pointer_2=&b;printf(“a=%d,b=%d\n”,a,b);printf(“*pointer_1=%d,*pointer_2=%d\n”,*pointer_1,*pointer_2);return0;}定義兩個(gè)指針變量使pointer_1指向a使pointer_2指向b直接輸出變量a和b的值間接輸出變量a和b的值

例8.2輸入a和b兩個(gè)整數(shù)，按先大后小的順序輸出a和b。解題思路：用指針?lè)椒▉?lái)處理這個(gè)問(wèn)題。不交換整型變量的值，而是交換兩個(gè)指針變量的值。#include<stdio.h>intmain(){int*p1,*p2,*p,a,b;printf(“integernumbers:");scanf(“%d,%d”,&a,&b);p1=&a;p2=&b;if(a<b){p=p1;p1=p2;p2=p;}printf(“a=%d,b=%d\n”,a,b);printf(“%d,%d\n”,*p1,*p2);return0;}8.2.4指針變量作為函數(shù)參數(shù)

例8.3題目要求同例8.2，即對(duì)輸入的兩個(gè)整數(shù)按大小順序輸出?，F(xiàn)用函數(shù)處理，而且用指針類(lèi)型的數(shù)據(jù)作函數(shù)參數(shù)。解題思路：定義一個(gè)函數(shù)swap，將指向兩個(gè)整型變量的指針變量作為實(shí)參傳遞給swap函數(shù)的形參指針變量，在函數(shù)中通過(guò)指針實(shí)現(xiàn)交換兩個(gè)變量的值。#include<stdio.h>intmain(){voidswap(int*p1,int*p2);inta,b;int*pointer_1,*pointer_2;printf("pleaseenteraandb:");scanf(“%d,%d”,&a,&b);pointer_1=&a;pointer_2=&b;if(a<b)swap(pointer_1,pointer_2);printf(“max=%d,min=%d\n”,a,b);return0;}voidswap(int*p1,int*p2){inttemp;temp=*p1;*p1=*p2;*p2=temp;}abpointer_159&a&bpointer_2p1&ap2&b95voidswap(int*p1,int*p2){inttemp;temp=*p1;*p1=*p2;*p2=temp;}voidswap(int*p1,int*p2){int

*temp;

*temp=*p1;*p1=*p2;*p2=*temp;}錯(cuò)?。?！無(wú)確定的指向#include<stdio.h>intmain(){……if(a<b)swap(a,b);printf(“max=%d,min=%d\n”,a,b);return0;}voidswap(intx,inty){inttemp;temp=x;x=y;y=temp;}

錯(cuò)?。?！無(wú)法交換a,bab59xy5995例8.4對(duì)輸入的兩個(gè)整數(shù)按大小順序輸出。解題思路：嘗試調(diào)用swap函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)題目要求。在函數(shù)中改變形參(指針變量)的值，希望能由此改變實(shí)參(指針變量)的值#include<stdio.h>intmain(){voidswap(int*p1,int*p2);inta,b;int*pointer_1,*pointer_2;scanf("%d,%d",&a,&b);pointer_1=&a;pointer_2=&b;if(a<b)swap(pointer_1,pointer_2);printf("max=%d,min=%d\n",a,b);return0;}voidswap(int*p1,int*p2){int*p;p=p1;p1=p2;p2=p;}錯(cuò)?。。≈唤粨Q形參指向在主調(diào)函數(shù)中設(shè)置n個(gè)變量，并用n個(gè)指針?lè)謩e指向它們；將n個(gè)指針變量作為函數(shù)實(shí)參，傳遞給函數(shù)形參（地址傳遞）；通過(guò)形參指針變量改變這些變量的值；主調(diào)函數(shù)中相應(yīng)變量值已被改變，可以重新使用。指針作函數(shù)參數(shù)返回多個(gè)值的方法

例8.5輸入3個(gè)整數(shù)a,b,c，要求按由大到小的順序?qū)⑺鼈冚敵觥Ｓ煤瘮?shù)實(shí)現(xiàn)。解題思路：采用例8.3的方法在函數(shù)中改變這3個(gè)變量的值。用swap函數(shù)交換兩個(gè)變量的值，用exchange函數(shù)改變這3個(gè)變量的值。#include<stdio.h>intmain(){voidexchange(int*q1,int*q2,int*q3);inta,b,c,*p1,*p2,*p3;scanf("%d,%d,%d",&a,&b,&c);p1=&a;p2=&b;p3=&c;exchange(p1,p2,p3);printf(“%d,%d,%d\n",a,b,c);return0;}調(diào)用結(jié)束后不會(huì)改變指針的指向voidexchange(int*q1,int*q2,int*q3){voidswap(int*pt1,int*pt2);if(*q1<*q2)swap(q1,q2);if(*q1<*q3)swap(q1,q3);if(*q2<*q3)swap(q2,q3);}voidswap(int*pt1,int*pt2){inttemp;temp=*pt1;*pt1=*pt2;*pt2=temp;}交換指針指向的變量值8.3.1數(shù)組元素的指針一個(gè)變量有地址，一個(gè)數(shù)組包含若干元素，每個(gè)數(shù)組元素都有相應(yīng)的地址指針變量可以指向數(shù)組元素（把某一元素的地址放到一個(gè)指針變量中）所謂數(shù)組元素的指針就是數(shù)組元素的地址8.3數(shù)組的指針可以用一個(gè)指針變量指向一個(gè)數(shù)組元素

inta[10]={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19};int*p;p=&a[0];等價(jià)于p=a;等價(jià)于int*p=a;或int*p=&a[0];注意：數(shù)組名a不代表整個(gè)數(shù)組，只代表數(shù)組首元素的地址。“p=a;”的作用是“把a(bǔ)數(shù)組的首元素的地址賦給指針變量p”，而不是“把數(shù)組a各元素的值賦給p”。數(shù)組名不可被賦值；數(shù)組名常可用于初始化一個(gè)指針；數(shù)組名所代表的地址不能修改，否則會(huì)丟失數(shù)組空間。8.3.2引用數(shù)組元素時(shí)指針的運(yùn)算數(shù)組定義后，則各數(shù)組元素依次存儲(chǔ)且位置固定。所以在指針指向數(shù)組元素時(shí)，允許以下運(yùn)算：加一個(gè)整數(shù)(用+或+=)，如p+1減一個(gè)整數(shù)(用-或-=)，如p-1自加運(yùn)算，如p++，++p自減運(yùn)算，如p--，--p兩個(gè)指針相減，如p1-p2(只有p1和p2都指向同一數(shù)組中的元素時(shí)才有意義)(1)如果指針變量p已指向數(shù)組中的一個(gè)元素，則p+1指向同一數(shù)組中的下一個(gè)元素，p-1指向同一數(shù)組中的上一個(gè)元素。

floata[10],*p=a;

假設(shè)a[0]的地址為2000，則p的值為2000p+1的值為2004p-1的值為1996越界(2)如果ｐ的初值為&a[0]，則p+i和a+i就是數(shù)組元素a[i]的地址，或者說(shuō)，它們指向a數(shù)組序號(hào)為i的元素。a[0]a[1]a[2]a[3]a[4]a[5]a[6]a[7]a[8]a[9]pp+1,a+1p+i,a+ip+9,a+9(3)*(p+i)或*(a+i)是p+i或a+i所指向的數(shù)組元素，即a[i]。a[0]a[1]a[2]a[3]a[4]a[5]a[6]a[7]a[8]a[9]pp+1,a+1p+i,a+ip+9,a+9*(p+i)a++、a--行不行？(4)如果指針p1和p2都指

向同一數(shù)組

p2-p1的值是4

不能p1+p2a[0]a[1]a[2]a[3]a[4]a[5]a[6]a[7]a[8]a[9]p1p28.3.3通過(guò)指針引用數(shù)組元素引用一個(gè)數(shù)組元素，可用下面兩種方法：

（１）下標(biāo)法

如a[i]形式。

（２）指針?lè)?/p>

如*(a+i)或*(p+i)

其中a是數(shù)組名，p是指向數(shù)組元素的指針變量，其初值p=a

例8.6有一個(gè)整型數(shù)組a，有10個(gè)元素，要求輸出數(shù)組中的全部元素。解題思路：引用數(shù)組中各元素的值有3種方法：(1)下標(biāo)法；(2)通過(guò)數(shù)組名計(jì)算數(shù)組元素地址，找出元素的值；(3)用指針變量指向數(shù)組元素分別寫(xiě)出程序，以便比較分析。8.3.3通過(guò)指針引用數(shù)組元素(1)下標(biāo)法。

#include<stdio.h>intmain(){inta[10];inti;printf(“enter10integernumbers:\n");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a[i]);for(i=0;i<10;i++)printf("%d",a[i]);printf("%\n");return0;}(2)通過(guò)數(shù)組名計(jì)算數(shù)組元素地址，找出元素的值#include<stdio.h>intmain(){inta[10];inti;printf("enter10integernumbers:\n");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a[i]);for(i=0;i<10;i++)printf("%d",*(a+i));printf("\n");return0;}scanf("%d",a+i);(3)用指針變量指向數(shù)組元素#include<stdio.h>intmain(){inta[10];int*p,i;printf("enter10integernumbers:\n");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a[i]);for(p=a;p<(a+10);p++)printf("%d",*p);printf("\n");return0;}3種方法的比較：①第(1)和第(2)種方法執(zhí)行效率相同②第(3)種方法比第(1)、第(2)種方法快③用下標(biāo)法比較直觀，能直接知道是第幾個(gè)元素。

例8.7通過(guò)指針變量輸出整型數(shù)組a的10個(gè)元素。解題思路：

用指針變量p指向數(shù)組元素，通過(guò)改變指針變量的值，使p先后指向a[0]到a[9]各元素。#include<stdio.h>intmain(){int*p,i,a[10];p=a;printf("enter10integernumbers:\n");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",p++);for(i=0;i<10;i++,p++)printf("%d",*p);printf("\n");return0;}退出循環(huán)時(shí)p指向a[9]后面的存儲(chǔ)單元因此執(zhí)行此循環(huán)出問(wèn)題重新執(zhí)行p=a;8.3.4用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)用數(shù)組名作函數(shù)參數(shù)時(shí)，實(shí)參與形參都可以是數(shù)組名或指向數(shù)組的指針變量。所以實(shí)參向形參傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)有四種不同的傳遞方式。實(shí)參形參數(shù)組名數(shù)組名指針指針例8.8將數(shù)組a中n個(gè)整數(shù)按相反順序存放解題思路：將a[0]與a[n-1]對(duì)換，……將a[4]與a[5]對(duì)換。ji#include<stdio.h>intmain(){voidinv(intx[],intn);inti,a[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2};for(i=0;i<10;i++)printf("%d",a[i]);printf("\n");inv(a,10);for(i=0;i<10;i++)printf("%d",a[i]);printf("\n");return0;}voidinv(intx[],intn){inttemp,i,j,m=(n-1)/2;for(i=0;i<=m;i++){j=n-1-i;temp=x[i];x[i]=x[j];x[j]=temp; }}voidinv(intx[],intn){inttemp,*i,*j;i=x;j=x+n-1;for(;i<j;i++,j--){temp=*i;*i=*j;*j=temp;}}優(yōu)化例8.9改寫(xiě)例8.8，用指針變量作實(shí)參。#include<stdio.h>intmain(){voidinv(int*x,intn);inti,arr[10],*p=arr;for(i=0;i<10;i++,p++)scanf(“%d”,p);inv(p,10);for(p=arr;p<arr+10;p++)printf("%d",*p);printf("\n");return0;}不可少?。?！

例8.10用指針?lè)椒▽?duì)10個(gè)整數(shù)按由大到小順序排序。解題思路：在主函數(shù)中定義數(shù)組a存放10個(gè)整數(shù)，定義int*型指針變量p指向a[0]。定義函數(shù)sort使數(shù)組a中的元素按由大到小的順序排列。在主函數(shù)中調(diào)用sort函數(shù)，用指針p作實(shí)參。用選擇法進(jìn)行排序。#include<stdio.h>intmain(){voidsort(intx[],intn);inti,*p,a[10];p=a;for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",p++);

p=a;

sort(p,10);for(p=a,i=0;i<10;i++){printf("%d",*p);p++;}printf("\n");return0;}voidsort(intx[],intn){inti,j,k,t;for(i=0;i<n-1;i++){k=i;for(j=i+1;j<n;j++)if(x[j]>x[k])k=j;if(k!=i) {t=x[i];x[i]=x[k];x[k]=t;}}}voidsort(int*x,intn)if(*(x+j)>*(x+k))k=j;{t=*(x+i);*(x+i)=*(x+k);*(x+k)=t;}1.多維數(shù)組元素的地址

inta[3][4]={{1,3,5,7},

{9,11,13,15},{17,19,21,23}};1357911131517192123a[0]a[1]a[2]aa+1a+2a[0]a[0]+1a[0]+2a[0]+3行指針列指針8.3.5通過(guò)指針引用多維數(shù)組a+i代表行號(hào)為i的行首地址（按行變化）*(a+i)代表什么？1357911131517192123a[0]a[1]a[2]aa+1a+2a[0]a[0]+1a[0]+2a[0]+3行指針列指針相當(dāng)于a[i]a[0]代表a[0][0]的地址a[0]+1代表a[0][1]的地址a[0]+2代表a[0][2]的地址a[0]+3代表a[0][3]的地址1357911131517192123a[0]a[1]a[2]aa+1a+2a[0]a[0]+1a[0]+2a[0]+3行指針列指針列指針每加1，走一列1.

三行首地址分別為：a[0]→a→*(a+0)→&a[0]→&a[0][0]a[1]→a+1→*(a+1)→&a[1]→&a[1][0]a[2]→a+2→*(a+2)→&a[2]→&a[2][0]2.列地址的訪問(wèn)：a[][0]a[][1]a[][2]↓↓↓*（a+0）+0、a[0]+0*（a+0）+1、a[0]+1*（a+0）+2、a[0]+2*（a+1）+0、a[1]+0*（a+1）+1、a[1]+1*（a+1）+2、a[1]+2*（a+2）+0、a[2]+0*（a+2）+1、a[2]+1*（a+2）+2、a[2]+23.元素值訪問(wèn)方法（以a[i][j]為例）(1)*(a[i]+j)(2)a[i][j](3)*(*(a+i)+j)二維數(shù)組各元素地址及訪問(wèn)方法2.指向多維數(shù)組元素的指針變量（1）指向數(shù)組元素的指針變量順序訪問(wèn)方法：指針變量指向二維數(shù)組中首行的起始地址，通過(guò)指針的增、減運(yùn)算來(lái)依次訪問(wèn)數(shù)組中的元素。隨機(jī)訪問(wèn)方法：指針變量指向二維數(shù)組中首行的起始地址，可計(jì)算出數(shù)組元素在數(shù)組中的相對(duì)位置，再利用指針p指向該元素即可進(jìn)行訪問(wèn)。

a[i][j]的地址為：p+i*m+j

例8.12有一個(gè)3×4的二維數(shù)組，要求用指向元素的指針變量輸出二維數(shù)組各元素的值。#include<stdio.h>intmain(){inta[3][4]={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23};int*p;for(p=a[0];p<a[0]+12;p++){if((p-a[0])%4==0)printf("\n");printf("%4d",*p);}printf("\n");return0;}控制換行逐個(gè)訪問(wèn)各元素時(shí)常用此類(lèi)指針(2)指向由ｍ個(gè)元素組成的一維數(shù)組的指針變量

數(shù)據(jù)類(lèi)型（*指針變量名）[下標(biāo)]；此時(shí)，可認(rèn)為二維數(shù)組是由n行組成的，只需將指針定義為(*p)[m]即可通過(guò)指針運(yùn)算來(lái)訪問(wèn)數(shù)組元素。特別要注意的是以下兩種表示方法的不同：（*p）[m]：包含m個(gè)元素的一維數(shù)組的指針變量；*p[m]：指針數(shù)組，一個(gè)由m個(gè)指針元素組成的指針數(shù)組；

a[i][j]訪問(wèn)方法：*(*(p+i)+j)例8.13輸出二維數(shù)組任一行任一列元素的值。解題思路：假設(shè)仍然用例8.12程序中的二維數(shù)組，例8.12中定義的指針變量是指向變量或數(shù)組元素的，現(xiàn)在改用指向一維數(shù)組的指針變量。#include<stdio.h>intmain(){inta[3][4]={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23};

int(*p)[4],i,j;p=a;printf("enterrowandcolum:");scanf("%d,%d",&i,&j);printf("a[%d,%d]=%d\n",i,j,*(*(p+i)+j));return0;}行指針a[i][j]3.多維數(shù)組作函數(shù)參數(shù)與一維數(shù)組的相同點(diǎn)：可用指向變量的指針變量進(jìn)行參數(shù)傳遞（一級(jí)指針?lè)绞剑?；與一維數(shù)組的不同點(diǎn)：可用指向一維數(shù)組的指針變量進(jìn)行參數(shù)傳遞（二級(jí)指針?lè)绞剑黄渌笙嗤?。?.14有一個(gè)班，3個(gè)學(xué)生，各學(xué)4門(mén)課，計(jì)算總平均分?jǐn)?shù)以及第n個(gè)學(xué)生的成績(jī)。

解題思路：用指向數(shù)組的指針作函數(shù)參數(shù)。用函數(shù)average求總平均成績(jī)，用函數(shù)search找出并輸出第i個(gè)學(xué)生的成績(jī)。#include<stdio.h>intmain(){voidaverage(float*p,intn);voidsearch(float(*p)[4],intn);floatscore[3][4]={{65,67,70,60},{80,87,90,81},{90,99,100,98}};average(*score,12);search(score,2);return0;}score[0][0]的地址voidaverage(float*p,intn){float*p_end;floatsum=0,aver;p_end=p+n-1;for(;p<=p_end;p++)sum=sum+(*p);aver=sum/n;printf("av