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1、第十章 指针,指针是C语言中的一个概念,正确而灵活地运用指针,可以有效地表示复杂的数据结构、难动态分配内存、方便使用字符串和数组、能使函数返回一个以上的结果、能直接使用内存地址等。,本章内容包括: 10.1 地址和指针的概念 10.2 变量的指针和指向变量的指针变量 10.3 数组与指针 10.4 字符串与指针 10.5 指向函数的指针 10.6 返回指针值的函数 10.7 指针数组与指向指针的指针,10.1地址和指针的概念,一、指针概述: 1、地址的概念与取地址运算: 内存以字节编码,每个编码都是一个地址。我们原先学过的变量、数组、函数等都放在内存中,在程序中,我们是通过变量名等使用变量、给
2、变量赋值等,但实际运行时,系统使用的是内存地址,而不是变量名。我们怎样知道机器将某种数据放在内存的什么地方呢?可用求地址运算符 看出其地址。注意,这个地址并不是始终不变的,这是由机器和操作系统来安排的,我们无法预先知道。,在数组中,数组名代表数组的首地址 故a表示的地址和&a 0的地址相同。 但&不能施加在常数、常量或表达式上,也不能施加在寄存器变量上(因为寄存器变量在cpu中,不在内存中)。 二、指针变量: 既然存储在内存中的各种变量都有一个地址,我们能否这样设想:定义某种变量,让这个变量的值等于某个变量的地址,如同某个房间号、门牌号一样?回答是肯定的。我们把这种存放某种变量地址的变量称为指
3、针变量。,a,b,2010,2012,因此,在C语言中,将地址形象化地称为指针,说明(系统对变量的访问形式分为两种) 一个变量的访问(访问是指取出其值或向它赋值)方式有两种: (1)直接访问,通过变量名访问,如通过变量名i直接访问。 (2)间接访问,通过该变量的指针来访问,如通过指针p访问变量i。,1.内存地址内存中存储单元的编号 (1)计算机硬件系统的内存储器中,拥有大量的存储单元(容量为字节)。 为了方便管理,必须为每一个存储单元编号,这个编号就是存储单元的“地址“。每个存储单元都有一个惟一的地址。 (2)在地址所标识的存储单元中存放数据。 注意:内存单元的地址与内存单元中的数据是两个完全
4、不同的概念。 2.指针即地址 一个变量的地址称为该变量的指针。通过变量的指针能够找到该变量 2.变量地址系统分配给变量的内存单元的起始地址。 假设有这样一个程序:,main() int i; scanf(“%d“,“时,存取变量i值的方式可以有两种:,(1)直接访问直接利用变量的地址进行存取 1)上例中scanf(“%d“,&i)的执行过程是这样的: 用变量名i作为索引值,检索符号表,找到变量i的起始地址2000;然后将键盘输入的值(假设为)送到内存单元2000和2001中。此时,变量i在内存中的地址和值,如图10-1所示。 2)printf(“i=%dn“,i)的执行过程,与scanf()很
5、相似: 首先找到变量i的起始地址2000,然后从2000和2001中取出其值,最后将它输出。 (2)间接访问通过另一变量访问该变量的值 语言规定:在程序中可以定义一种特殊的变量(称为指针变量),用来存放其它变量的地址。,例如,假设定义了这样一个指针变量i_pointer,它被分配到3010、3011单元,其值可通过赋值语句“i_pointer=i;“得到。此时,指针变量i_pointer的值就是变量i在内存中的起始地址2000,如图10-1所示。 通过指针变量i_pointer存取变量i值的过程如下: 首先找到指针变量i_pointer的地址(3010),取出其值2000(正好是变量i 的起始
6、地址); 然后从2000、2001中取出变量i的值(3)。 (3)两种访问方式的比较 两种访问方式之间的关系,可以用某人甲(系统)要找某人乙(变量)来类比。 一种情况是,甲知道乙在何处,直接去找就是(即直接访问)。 另一种情况是,甲不知道乙在哪,但丙(指针变量)知道,此时甲可以这么做:先找丙,从丙处获得乙的去向,然后再找乙(即间接访问)。,10.2 变量的指针和指向变量的指针变量,(1)指针即地址 一个变量的地址称为该变量的指针。通过变量的指针能够找到该变量。 (2)指针变量专门用于存储其它变量地址的变量 指针变量i_pointer的值就是变量i的地址。指针与指针变量的区别,就是变量值与变量的
7、区别。 (3)为表示指针变量和它指向的变量之间的关系,用指针运算符“*“表示。 例如,指针变量i_pointer与它所指向的变量i的关系,表示为: *i_pointer,即*i_pointer等价于变量i。 因此,下面两个语句的作用相同: i=3; /*将3直接赋给变量i*/ i_pointer= /*将3赋给指针变量i_pointer所指向的变量*/,10.2.1定义一个指针变量,指针变量的定义一般形式为: 基类型 *指针变量名;,例如: int i, j, *pi, *pj; float x, y, *p1, *p2; 指针变量的赋值:使得指针变量指向变量 指针变量名 注意:指针变量只能存
8、放指针(地址),且只能是相同类型变量的地址。 例如,指针变量pi、pj,只能接收int型、p1, p2只能接收float型的地址,否则出错。,10.2.2 指针变量的引用,在程序中,可以用:*指针变量名 代替其所指变量。如若 int i, *p; p= 的作用相同,即可用*p代替i,这里*号称为指针运算符(或称为间接访问运算符),例10.1 通过指针变量访问整型变量 main() int a, b, point_1, point_2; a=100; b=10; point_1=,例10.2 输入a和b两个整数,按先大后小的顺序输出a和b的值 main() int a, b, *p, *p1,
9、*p2; p1= ,10.2.3 指针变量作为函数参数,实参:变量地址或已赋值的指针变量,形参:指针变量 功能:地址传送方式,会将改变后的值带回。,例10.3 通过函数调用实现例10.2的功能。 swap(int *p1, int *p2) int temp; temp=*p1; *p1=*p2; *p2=temp; main() int a, b, *pointer1,*pointer2; scanf(“%d%d“, ,例10.4 输入3个整数,按降序(从大到小的顺序)输出。要求使用变量的指针作函数调用的实参来实现。 void exchange(int *pointer1, int *poi
10、nter2) int temp; temp=*pointer1, *pointer1=*pointer2, *pointer2=temp; main() int a,b,c; printf(“Input the first number: “); scanf(“%d“, ,10.3 数组与指针,10.3.1指向数组元素的指针 1.概念 数组的指针数组在内存中的起始地址,用数组名表示 2.指向数组的指针变量-赋于数组名的指针变量 例如,int a 10, *p=a (或*p=,10.3.2 通过指针引用数组元素 如果有“int a 10,*p=a;” ,则: (1)p+i=a+i=&ai。 (2
11、)*(p+i)=*(a+i)=ai。 (3)pi*(p+i)ai。 注意:p+1指向数组的下一个元素,而不是简单地使指针变量p的值+1。其实际变化为p+1*size(size为一个元素占用的字节数)。 例如,假设指针变量p的当前值为3000,则p+1为3000+1*2=3002,而不是3001,例10.5 输出数组的全部元素,#include void main() int a10,i,*p; for(i=0;i10;i+) scanf(“%d“, /用指针变量指向数组元素 ,说明: (1)指针变量的值是可以改变的,所以必须注意其当前值,否则容易出错。 (2)指向数组的指针变量,可以指向数组以
12、后的内存单元,虽然没有实际意义。 (3)对指向数组的指针变量(px和py)进行算术运算和关系运算的含义如下: 1)可以进行的算术运算,只有以下几种: pxn:将指针从当前位置向前(+n)或回退(-n)n个数据单位,而不是n个字节。 px-py:两指针之间的数据个数,而不是指针的地址之差。,2)关系运算 表示两个指针所指地址之间、位置的前后关系:前者为小,后者为大。 例如,如果指针px所指地址在指针py所指地址之前,则pxpy的值为1。,例:通过指针变量输出数组的10个元素 #include void main() int *p,i,a10; p=a; for(i=0;i10;i+) scanf
13、(“%d“,p+); printf(“n“); for(i=0;i10;i+) printf(“%5d“,ai); printf(“n“); for(i=0;i10;i+,p+) printf(“t%d“,*p); printf(“n“); ,10.3.3 用数组名作为函数参数 形参:数组或指针变量 实参:数组名或指向数组的指针变量 传递方式:地址传送方式 作用:若函数中对数组作了修改,则调用函数中的数组也会作同样的修改,例10.7 将数组a中的n个整数按相反次序存放,#include void main() int i, a10=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,*p; void in
14、v(int x,int n); for(i=0;i10;i+) printf(“%5d“,ai); printf(“n“);p=a; inv(a,10);inv(p,10); for(i=0;i10;i+) printf(“%5d“,ai); ,void inv(int *x, int n) int temp,*i,*j,*p,m=(n-1)/2; i=x;j=x+n-1;p=x+m; for(;i=p;i+,j-) temp=*i; *i=*j; *j=temp; ,void inv(int x, int n) int temp,i,j,m=(n-1)/2; for(i=0;i=m;i+)
15、j=n-i-1; temp=xi; xi=xj; xj=temp; ,10.3.4 多维数组与指针 1. 多维数组元素的地址 假设有如下数组定义语句: int a 34; (1)从2维数组角度看,数组名a代表数组的起始地址, 是一个以行为单位进行控制的行指针: a+i:行指针值,指向2维数组的第i行。 *(a+i):(列)指针值(&ai0),指向第i行第列(控制由行转为列,但仍为指针)。 *(*(a+i):数组元素a i0的值。 用a作指针访问数组元素a ij的格式: *(*(a+i)j) (2)从1维数组角度看,数组名a和第1维下标的每一个值, 共同构成一组新的1维数组名a 0、a 1、a
16、2,它们均由4个元素组成。,语言规定:数组名代表数组的地址,所以a i是第i行1维数组的地址, 它指向该行的第0列元素,是一个以数组元素为单位进行控制的列指针: ai+j:(列)指针值,指向数组元素a ij。 *(ai+j):数组元素a ij的值。 如果有“int a34,*p=a 0;”,则p+1指向下一个元素, 用p作指针访问数组元素a ij的格式: *(p+(*每行列数+j) ),2,指向多维数组元素的指针变量,(1)指向数组元素的指针变量 例10.11 用指针变量输出数组元素的值 #include void main() int a34=1,3,5,7,9,11,13,15,17,19
17、,21,23; int *p; for(p=a0;pa0+12;p+) if(p-a0)%4=0)printf(“n“); printf(“%4d“,*p); ,例10.12输出二维数组的任一行任一列的值 #include void main() int a34=1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23; int (*p)4,i,j;/定义一个指向含有4个元素的整型数组 p=a; scanf(“i=%d,j=%d“, ,3.指向数组的指针作为函数参数,例10.13 有一个班,3个学生,各学4门课程,计算总1平均分数及输出第n个学生的成绩。 算法设计: 主函数:1,函数声明
18、2,初始化成绩 3,调用求平均成绩的函数 4,调用函数输出第i个学生的成绩 求平均值函数: 1,求总成绩 2,返回平均成绩 输出函数 使用for循环,直接输出成绩,#include void main( ) void average(float *p,int n); void search(float (*p)4, int n); float score34=65,67,70,60,80,87,90,81,90,99,100,98; average(*score,12); search(score,2); void average(float *p,int n) float *p_end; f
19、loat sum=0,aver; p_end=p+n-1;,for(;p=p_end;p+) sum=sum+(*p); aver=sum/n; printf(“average=%5.2f“,aver); void search(float (*p)4, int n) int i; printf(“The score of NO:%dn“,n); for(i=0;i4;i+) printf(“%5.2f“,*(*(p+n)+i); ,10.4 字符串与指针,10.4.1 字符串的表示形式 1,用数组存放一个字符串 例10.15 定义一个字符数组,对它进行初始化,然后输出该字符串。 #inclu
20、de void main() char string=“I love China“); printf(“%s“,string); ,2, 用字符指针指向一个字符串。 例10.16 #include void main() char *string=“I love China“; printf(“%s“,string); ,10.4.2 字符串指针作为函数参数 例10.20 用函数调用实现字符串的复制 #include void copy_string (char *from, char *to) for(; (*to=*from)!=0; from+, to+) ; void main() v
21、oid copy_string (char *from, char *to); char array_str120=“I am a teacher.“; char array_str220; copy_string(array_str1, array_str2); /*数组名作实参*/ printf(“array_str2=%sn“, array_str2); ,程序说明: for(; (*to=*from)!=0; from+, to+) ; 语句的执行过程为:首先将源串中的当前字符,复制到 目标串中;然后判断该字符(即赋值表达式的值)是否是结 束标志。如果不是,则相对位置变量i的值增1,以
22、便复制下 一个字符;如果是结束标志,则结束循环。其特点是:先复 制、后判断,循环结束前,结束标志已经复制。 在C语言中,用赋值运算符、而不是赋值语句来实现赋 值操作,能给某些处理带来很大的灵活性,该语句(实现字 符串的复制)的用法就是最好的例证。,10.5 指向函数的指针,1.函数指针的概念 一个函数在编译时,被分配了一个入口地址,这个地址就称为该函数的指针。 可以用一个指针变量指向一个函数,然后通过该指针变量调用此函数。,2.指向函数的指针变量 (1)定义格式 函数类型 (*指针变量)( ); 注意:“*指针变量”外的括号不能缺,否则成了返回指针值的函数。 例如,int (*fp)(); /
23、* fp为指向int函数的指针变量*/,(2)赋值 函数名代表该函数的入口地址。因此,可用函数名给指向函数的指针变量赋值。 指向函数的指针变量 注意:函数名后不能带括号和参数;函数名前的“&”符号是可选的。,(3)调用格式 (*函数指针变量)(实参表) 3.指向函数的指针变量作函数参数 指向函数的指针变量的常用用途之一,就是将函数指针作参数, 传递到其它函数。 注意:对指向函数的指针变量,诸如p+i、p+/p-等运算是没有意义的。 例10.24 设有一个函数process,在调用它时,每次实现不同的 功能。输入a和b两个数,第一次调用时找出a与b中的大者,第 二次找出小者,第三次求和。,#in
24、clude void main() int max(int,int); int min(int,int); int add(int,int); int process(int, int, int (*fun)(); int a,b; printf(“enter a and b:“); scanf(“%d%d“, ,max(int x, int y) return xy?x:y; min(int x, int y) return xy?y:x; add(int x, int y) return x+y; process(int x, int y, int (*fun)(int,int) /*fu
25、n是一个指向函数的指针,该函数是一个有两个整型参数的返回整型值的函数*/ int result; result=(*fun)(x,y); printf(“%dn“,result); ,作业,10.4,10.5 要求相应的写出算法和程序,10.6 返回指针值的函数,一个函数可以返回一个int型、float型、char型的数据,也可以返回一个指针类型的数据。 返回指针值的函数(简称指针函数)的定义格式如下: 函数类型 *函数名(形参表列) 例如: int *a(int x,int y); 该函数的函数名为a,返回的是一个整型的指针。,例10.24 有若干个学生的成绩(每个学生有4门课程)要求在输入
26、学生序号后,能输出该学生的全部成绩 #include void main() float score4=60,70,80,90,56,89,67,88,34,78,90,66; float *search(float (*point)4,int n); float *p; int i,m; printf(“请输入学生的序号:“); scanf(“%d“, ,float *search(float (*pointer)4,int n) float *pt; pt=*(pointer+n); return(pt); ,例10.25 对上例中的学生,找出其中不及格课程的学生及其学生号. #inclu
27、de void main() float score4=60,70,80,90,56,89,67,88,34,78,90,66; float *search(float (*point)4); float *p; int i,j; for(i=0;i3;i+) p=search(score+i); if(p=*(score+i) printf(“NO.%d score:“,i); for(j=0;j4;j+) printf(“%5.2ft“,*(p+j); printf(“n“); ,float *search(float (*pointer)4) int i; float *pt; pt=*
28、(pointer+1); for(i=0;i4;i+) if(*(*pointer+i)60) pt=*pointer; return(pt); ,10.7 指针数组和指向指针的指针,10.7.1 指针数组的概念 数组的每个元素都是一个指针数据。指针数组比较适合用于指向多个字符串,使字符串处理更加方便、灵活。 定义格式 数据类型 *数组名元素个数 例如: int *p4; char *string10; 例10.26 将若干字符串按字母的顺序(由小到大)输出 主函数中进行初始化工作,然后调用排序函数和输出函数进行排序和输出。,#include #include void main() void
29、 sort(char *name ,int n); void print(char *name,int n); int n=5; char *name=“Follow me“,“BASIC“,“Great Wall“, “FORTRAN“, “Computer design“; sort(name,5); print(name,5); ,void sort(char *name,int n) char *temp; int i,j,k; for(i=0;i0) k=j; if(k!=i) temp=namei;namei=namek;namek=temp; void print(char *n
30、ame,int n) int i=0; for(i=0;in;i+) printf(“%sn“,namei); ,10.7.2 指向指针的指针 定义格式:类型名 *数组名; 功能:定义二级指针。 例:int *p; 例10.27 使用指向指针的指针 #include void main() char *name=“Follow me“,“Greate Wall“,FORTRAN“, “Computer design“; char *p; int i; for(i=0;i5;i+) p=name+i; printf(“%s“n“,*p); ,10.7.3 指针数组作main函数的形参,在以往的程
31、序中,主函数main()都使用其无参形式。实际上,主函数main()也是可以指定形参的。其格式为: void main(int argc,char *argv) 形参说明 (1)形参argc是命令行中参数的个数(可执行文件名本身也 算一个)。 在本例中,形参argc的值为3(lock、+|-、文件名)。 (2)形参argv是一个字符指针数组,即形参argv首先是一个数 组(元素个数为形参argc的值),其元素值都是指向实参字符 串的指针,即用于保存命令行中的字符串。,例:一个主函数包含有参数的文件 void main(int argc,char *argv) while(argc1) +argv; printf(“%sn“,*argv); -argv; ,空指针,在指针的定义中,可以将指针的类型定义为void,此时该指针的类型在赋值时确定。如: void *p1,*p2; int i; char s20; p1= /p2为字符型。,作业 10.15,10.21 要求自然语言写出算法,
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