• 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。
  • 2. 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
  • 3. 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& 如:int a = 3 ; &a 就是变量在内存中的地址。 可以用printf(“%x \n” , &a); 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。
  • 4. 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针变量。 1035….ab20102012p2010q2012因此,在C语言中,将地址形象化地称为指针
  • 5. 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。
  • 6. 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1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:
  • 7. main() { int i; scanf("%d",&i); printf("i=%d\n", i); } C编译程序编译到该变量定义语句时,将变量i 登录到"符号表"中。符号表的关键属性有两个:一是"标识符名(id)" ,二是该标识符在内存空间中的"地址(addr)" 。 为描述方便,假设系统分配给变量i的2字节存储单元为 2000 和2001,则起始地址2000就是变量i在内存中的地址。 3.变量值的存取──通过变量在内存中的地址进行 系统执行"scanf("%d",&i);"和"printf("i=%d\n", i);"时,存取变量i值的方式可以有两种:
  • 8. (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3)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=%d\n",i)的执行过程,与scanf()很相似: 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 C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。
  • 9. 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. 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=&i; /*使i_pointer指向i */ *i_pointer=3; /*将3赋给指针变量i_pointer所指向的变量*/
  • 11. 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=&变量名; 如: pi=&i; pj=&j; p1=&y; p2=&x; 注意:指针变量只能存放指针(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。
  • 12. 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=&i; 则 i=5; 与*p=5; 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=&a; point_2=&b; printf("\n%d,%d\n",a,b); printf("%d,%d",*point_1,*point_2);}
  • 13. 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, *p2; p1=&a;p2*=&b; scanf("%d%d",p1,p2); if(a
  • 14. 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",&a,&b); pointer1=&a; pointer2=&b; if(a
  • 15. 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 *pointer2) { int temp; temp=*pointer1, *pointer1=*pointer2, *pointer2=temp; } main() { int a,b,c; printf("Input the first number: "); scanf("%d", &a); printf("Input the second number: "); scanf("%d", &b); printf("Input the third number: "); scanf("%d", &c); printf("a=%d, b=%d, c=%d\n", a, b, c); /*排序*/ if( a < b ) /*a
  • 16. 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=&a[0]); 或者: int a [10], *p; p=a;
  • 17. 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==&a[i]。 (2)*(p+i)==*(a+i)==a[i]。 (3)p[i]==*(p+i)==a[i]。 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
  • 18. 例10.5 输出数组的全部元素#include void main() {int a[10],i,*p; for(i=0;i<10;i++) scanf("%d",&a[i]); for(i=0;i<10;i++) printf("%5d",a[i]);//下标法 printf("\n") for(i=0;i<10;i++) printf("%5d",*(a+i)); //通过数组名计算数组元素地址,找出元素的值 printf("\n"); for(p=a;p
  • 19. 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:   px±n: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。
  • 20. 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px
  • 21. 例:通过指针变量输出数组的10个元素 #include void main(){ int *p,i,a[10]; p=a; for(i=0;i<10;i++) scanf("%d",p++); printf("\n"); for(i=0;i<10;i++) printf("%5d",a[i]); printf("\n"); for(i=0;i<10;i++,p++) printf("\t%d",*p); printf("\n"); }
  • 22. 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
  • 23. 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, a[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},*p; void inv(int x[],int n); for(i=0;i<10;i++) printf("%5d",a[i]); printf("\n");p=a; inv(a,10);inv(p,10); for(i=0;i<10;i++) printf("%5d",a[i]); }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++) {j=n-i-1; temp=x[i]; x[i]=x[j]; x[j]=temp; }}
  • 24. 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 [3][4]; (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(&a[i][0]),指向第i行第0列(控制由行转为列,但仍为指针)。 *(*(a+i)):数组元素a [i][0]的值。 用a作指针访问数组元素a [i][j]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 [2],它们均由4个元素组成。
  • 25. C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: a[i]+j:(列)指针值,指向数组元素a [i][j]。 *(a[i]+j):数组元素a [i][j]的值。 如果有“int a[3][4],*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 [i][j]的格式: *(p+(i*每行列数+j) )a+i  即 a[i]a[i]+j 即 &a[i][j]*(a+i)+j即 &a[i][0]+j即&a[i][j]*(*(a+i)+j)即a[i][j]
  • 26. 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 a[3][4]={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23}; int *p; for(p=a[0];p
  • 27. 例10.12输出二维数组的任一行任一列的值 #include void main() {int a[3][4]={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",&i,&j); printf("a[%d,%d]=%d\n",i,j,*(*(p+i)+j)); }
  • 28. 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 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
  • 29. #include void main( ){ void average(float *p,int n); void search(float (*p)[4], int n); float score[3][4]={{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; float sum=0,aver; p_end=p+n-1;
  • 30. 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:%d\n",n); for(i=0;i<4;i++) printf("%5.2f",*(*(p+n)+i)); }
  • 31. 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。 #include void main() {char string[]="I love China"); printf("%s",string); }
  • 32. 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); }
  • 33. 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() {void copy_string (char *from, char *to); char array_str1[20]="I am a teacher."; char array_str2[20]; copy_string(array_str1, array_str2); /*数组名作实参*/ printf("array_str2=%s\n", array_str2); }
  • 34. 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。
  • 35. 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。
  • 36. 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)(); /* fp为指向int函数的指针变量*/
  • 37. (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=[&]函数名; 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。
  • 38. (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。
  • 39. #include 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",&a,&b); printf("\nmax="); process(a,b,max); printf("\nmin="); process(a,b,min); printf("\nsum="); process(a,b,add); }
  • 40. max(int x, int y) {return x>y?x:y;} min(int x, int y) {return x>y?y:x;} add(int x, int y) {return x+y;} process(int x, int y, int (*fun)(int,int)) /*fun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("%d\n",result); }
  • 41. 作业10.4,10.5 要求相应的写出算法和程序
  • 42. 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。
  • 43. 例10.24 有若干个学生的成绩(每个学生有4门课程)要求在输入学生序号后,能输出该学生的全部成绩 #include void main(){ float score[][4]={{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",&m); printf("序号为%d的学生的成绩:\n",m); p=search(score,m); for(i=0;i<4;i++) printf("%5.2f\t",*(p+i)); printf("\n"); }
  • 44. float *search(float (*pointer)[4],int n) { float *pt; pt=*(pointer+n); return(pt); }
  • 45. 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. #include void main(){ float score[][4]={{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;i<3;i++){ p=search(score+i); if(p==*(score+i)){ printf("NO.%d score:",i); for(j=0;j<4;j++) printf("%5.2f\t",*(p+j)); printf("\n");} } }
  • 46. float *search(float (*pointer)[4]){ int i; float *pt; pt=*(pointer+1); for(i=0;i<4;i++) if(*(*pointer+i)<60) pt=*pointer; return(pt); }
  • 47. 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 *p[4]; char *string[10]; 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。
  • 48. #include #include void main() {void 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); }
  • 49. void sort(char *name[],int n) {char *temp; int i,j,k; for(i=0;i0) k=j; if(k!=i) {temp=name[i];name[i]=name[k];name[k]=temp;} } } void print(char *name[],int n) {int i=0; for(i=0;i
  • 50. 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;i<5;i++){ p=name+i; printf("%s"\n",*p);} }
  • 51. 10.7.3 指针数组作main函数的形参  在以往的程序中,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。
  • 52. 例:一个主函数包含有参数的文件 void main(int argc,char *argv[]){ while(argc>1) {++argv; printf("%s\n",*argv); --argv; } }
  • 53. 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 s[20]; p1=&i; //p1为整型 p2=s; //p2为字符型。
  • 54. 作业 10.15,10.21 要求自然语言写出算法