C语言程序设计(4).ppt

14.1 概述,14.2 指针和变量,14.3 指针变量的定义、初始化和引用,14.4 指针变量的使用,单元14 指针（一）,一、概 述,指针是一种数据类型。所谓指针，就是指存放数据的内存 地址。指针变量是一种变量，该变量中存放的数据就是指针类 型的数据。对一个变量或数组元素来说，可以通过变量名或数 组名下标来引用，也可以通过指针变量来引用，但需要事先 将指针变量“指向”变量或数组，所谓“指向”就是将变量或数组 的地址存放到指针变量中。,返回,本单元在介绍指针和指针变量的基础上，着重介绍指 向普通变量、字符串、数组的指针变量的定义和赋值的方 法，以及如何使用指针变量来引用对应的变量、字符串和 数组元素的方法。最后简要介绍指针类型数组和多级指针 的定义和使用。,二、指针和变量,(一)、指针,1、内存单元和地址 内部存储器是由多个内存单元组成的，每个内存单元都 有自己独有的地址，称为内存单元地址。,2、变量与地址,程序中可以用变量来存放各种数据,因此每个变量都需要 分配连续的内存单元。由于数据类型的不同,每个变量需要分 配的内存单元数目也不同。例如,字符型变量需要占用1个内存 单元；短整型变量需要占用连续的2个内存单元；单精度变量 需要占用连续的4个内存单元；双精度变量需要占用连续的8 个内存单元。,返回,当一个变量只占用一个内存单元时,内存单元的地址就是 变量的地址；当变量占用连续的若干个内存单元时,最前面一 个单元的地址就是该变量的地址。,例如，有一条定义语句“int i3,j=5;float f;”，给它分配的内存 单元如图1所示，而记录下来的变量与地址对照表如图2所示。,3,5,2001,2002,2003,2004,2005,2006,2007,2008,整型变量i,整型变量j,单精度变量f,变量与地址对照表,图1,图2,通过变量名查取变量的地址，再从变量对应地址的内存 单元中取得值或将某值存入变量对应地址的内存单元中称为 直接存取方式。,3、数组与地址,对一个数组来说所分配的内存单元必须是连续的并且是 按顺序对应数组元素的。每个数组元素也要占用连续的内存 单元。数组类型不同，每个数组元素占用的内存单元数也不 同。数组占用的总单元数等于数组长度每个数组元素占用 的内存单元数。,当一个数组元素只占用一个内存单元时，内存单元的地 址就是该数组元素的地址；当数组元素占用若干个连续的内 存单元时，最前面一个单元的地址就是该数组元素的地址。 当一个数组占用连续的若干个内存单元时，最前面的单元地 址称为数组的首地址，也是第一个数组元素的地址。,每个数组元素的地址可以通过下列公式求得： 数组元素ai的地址数组首地址i数组元素的数据类型 所占用单元数,对源程序进行编译时，每遇到一个数组，按其类型和长 度分配内存单元，同时记录数组名、数据类型、数组长度、 数组首地址。例如有一条定义语句“int a3=1,2,3;”，给它 分配的内存单元如图3所示，而记录下来的数组与地址对照 表如图4所示。,1,2,3,3000,3001,3002,3003,3004,3005,地址,内存单元,整型数组元素a0,整型数组元素a1,整型数组元素a2,图 3,数组与地址对照表,图4,(二)、指针变量,由于存放地址的变量像一个指针，指向要存取值的 变量，所以将这种变量称为“指针变量”。由于地址是一 种特殊的数据类型，所以存放地址的指针变量和存放字 符型、整型、实型数据的变量是不同类型的变量。,我们来看看如何使用指针变量，通过间接存取方式来 完成赋值语句“a1=i*j;”操作的。事先将变量i、j和数组元 素a1的地址分别存入指针变量pi、pj、p。操作过程是： 先从指针变量pi中取出i的地址，再从该地址中取出变量i的 值；按同样方法取出j的值进行相乘；再从指针变量p中取 出数组元素a1的地址，将运算结果存入该地址中。,C语言规定：, 变量地址只能利用运算符通过运算来获得。这个运算符是 “&”，称为“取地址”运算符，运算对象是变量或数组元素名， 运算结果是对应变量或数组元素的地址。例如变量i的地址应 写成表达式“&i”，数组元素a1的地址应写成表达式“&a1”。, 数组的首地址就是数组名，不必利用取地址运算符通过运 算来获得。例如定义了数组a，这个a在程序中是可以直接使 用的，它代表该数组的首地址，也是数组元素a0的地址。所 以“a”和“&a0”的作用是相同的。,三、指针变量的定义、初始化和引用,(一)、指针变量的定义和初始化,存储类型 数据类型 指针变量名1=初值1，；,2、功能：定义指向“数据类型”变量或数组的若干个指针变量， 同时给这些指针变量赋初值。这些指针变量具有确定 的“存储类型”。,1、指针变量的定义和初始化格式,返回,说明：,（1）指针变量名的构成原则是标识符，前面必须有“*”号。,（2）在一个定义语句中，可以同时定义普通变量、数组、 指针变量。,（3）定义指针变量时的“数据类型”可以选取任何基本数据类 型，也可以选取以后介绍的其它数据类型。这个数据类 型不是指针型变量中存放的数据类型，而是它将要指向 的变量或数组的数据类型。,（4）省略“存储类型”，默认为自动型（auto）。,（5）其中的“初值”通常是“&普通变量名”、“&数组变量名”或 “数组名”，这个普通变量或数组必须在前面已定义。即 这个普通变量或数组可以是在本语句的前面出现的定义 语句中定义的，也可以是在本定义语句中出现的，但必 须是在对应指针变量前出现。,（6）一个定义语句中，可以只给部分指针变量赋初值。,例：指针变量的定义和初始化。 int a; int *p=,(二)、指针变量的引用方式,1、给指针变量赋值,使用格式为：指针变量表达式。 这个表达式必须是地址型表达式,例如：int i,*p_i; p_i=,2、直接引用指针变量名,需要用到地址时，可以直接引用指针变量名。,例如：int i,j,*p=,3、通过指针变量来引用所指向的变量,使用格式为：* 指针变量名。在程序中“* 指针变量名”代表它 所指向的变量。,例如：int i=1,j=2,k,*p=,(三)、取地址运算符与指针运算符,取地址运算符和指针运算符的运算对象、运算规则、结 合性如表所示。,取地址运算符的运算对象必须是已定义过的变量或数组 元素,但不可以是数组名。运算结果是运算对象的地址。例如, 定义了变量a、数组b10,则&a、&b0、&b9均合法,分别代 表变量a的地址、数组元素b0的地址、数组元素b9的地址。 而&b则是错误的。,指针运算符的运算对象必须是已赋值的指针变量,不能 是普通变量。运算结果就是所指向的变量。例如已定义了变 量a、数组b10、指针变量p。若执行了“p=&a”,即p已指向了 a,则*p就代表变量a；若执行了“p=&b3”,即p已指向了数组 元素b3,则*p就代表数组元素b3。注意,当指针变量的值为 数组的首地址时,“* 指针变量”也是正确的,它代表数组的第一 个元素。例如,执行了“p=b”,即 p已指向了数组b,则*p就代表 数组元素b0。,取地址运算符和指针运算符的运算优先级别规定如下：, 取地址运算符、指针运算符和自增、自减等单目运算符是 同级别的 所有单目运算符的结合性均为自右向左,在混合使用运算符时,要注意分清它们的运算对象和运算 时的结合性。例如,设有变量a、指针变量pa,且pa已经指向a。 则：,*&a 正确的。相当于“*(&a)”,&a是变量a的地址,*(a地址)代 表变量a。 &* a 错误的。相当于“&(*a) ”,因为a不是指针变量, 所以* a不正确。 *&pa 正确的。相当于“*(&pa)”, &pa是pa的地址，*(pa地址) 代表指针变量pa。 &*pa 正确的。相当于“&(*pa)”,*pa代表变量a，&(变量a)代 表a的地址。,四、指针变量的使用,(一)、指向变量的指针变量的使用,1、给指针变量赋值（指针变量地址表达式）,指针变量的引用主要有两种：一是赋值，二是引用所指向 的变量。,2、引用所指向的变量（* 指针变量）,返回,例：用指针变量按从小到大的顺序输出三个整数。,main() int a,b,c,*pa= ,(二)、指向一维数组的指针变量的使用,当指针变量已指向数组后，就可以用指针变量来处理数 组中的每个元素。处理数组元素的关键是引用数组元素，引 用数组的方法与指针指向数组的方式有关：, 当指针变量指向数组首地址时，引用数组元素的方法如下：,引用“数组元素0” * (指针变量0) 或 * 指针变量 引用“数组元素i” * (指针变量i),1、用指向一维数组的指针变量处理数组元素, 当指针变量指向下标为i的数组元素时，引用数组元素的方 法如下：,引用“数组元素i” * (指针变量0) 或 * 指针变量 引用“数组元素i-k” * (指针变量-k) 引用“数组元素i+k” * (指针变量k), 当指针变量指向首地址后，对下标为i的数组元素引用一共 有下列四种方法：,* (指针变量i) * (数组名i) 指针变量i 数组名i,前两种引用数组元素的方法使用了“指针运算符”，称为 “指针法”；后两种引用数组元素的方法使用了“下标运算符()” 称为“下标法”。,注意： 指针变量是存放地址这种数据类型的变量，可以按照变 量的处理方式对其进行运算；而数组名仅仅是一个地址常量， 只能按照常量的方式进行处理。,2、指向一维数组的指针变量的运算,当指针变量已指向数组后，对指针变量可以进行算术和 关系运算。,（1）指针变量和整数的算术运算。 对指针变量进行算术运算的规则如下：,指针变量整数 “指针变量中的地址整数*指针变量类型占 用单元数”对应的地址,指针变量整数 “指针变量中的地址整数*指针变量类型占 用单元数”对应的地址,指针变量 “指针变量中的地址指针变量类型占用单元 数”对应的地址，此后，指针变量将指向下一 个数组元素。,指针变量 “指针变量中的地址指针变量类型占用单元 数”对应的地址，此后，指针变量将指向上一 个数组元素。,指针变量 “指针变量中的地址”对应的地址(因为是后缀 减1运算符)，此后，指针变量将指向上一个 数组元素。,指针变量 “指针变量中的地址”对应的地址(因为是后缀 增1运算符)，此后，指针变量将指向下一个 数组元素。,上述运算规则组成的式子称为表达式，这种表达式的类 型是“地址型”，所以上述规则组成的表达式常称为“地址型表 达式”或“指针型表达式”，简称为“指针表达式”。,例如：设定义了整型数组a10,整型指针变量pa，且执行了 pa=a。假定数组a的首地址为2000。请看下列的表达式及其 运算结果：,执行papa5后 pa指向数组元素a5，pa的地址值将为 20005*22010，其中的“2”是整型数据 占用的单元数；,再执行pa后 pa将指向数组元素a4，pa的地址值将为 20101*22008。,注意：对代表地址常量的数组名不能进行增1减1的算术运算， +a、a+、-a、a-、a=a+5、a=a-5都是错误的。（其中a为 数组名）,（2）指针变量和指针变量的减法运算,指针变量和指针变量的减法运算规则如下： 指针变量1指针变量2,要求这两个指针变量必须指向同一个数组，否则不能进行 减法运算。运算 结果为它们所指向的数组元素下标相差的整 数。例如，定义了数组a和同类型的指针变量p1、p2。其中p1 指向数组元素a2；p2指向数组元素a6。,p1p2 结果为整数4 p2p1 结果为整数4,（3）指针变量的关系运算。,对指针变量进行关系运算对规则如下： 指针变量1 关系运算符 指针变量2,当两个指针变量的值（地址值）满足关系运算时，结果 为1(真)否则结果为0(假)。例如，定义了数组a和同类型的指针 变量p1、p2；使p1指向数组元素a2；p2指向数组元素a3。 请看下列关系表达式及其运算结果：,p1p2 结果为1（真）。 p1p2 结果为0（假），注意是后缀。 p2p1 结果为1（真），注意是前缀。 p1a 结果为0（假），a是地址常量。 p1&a9 结果为1（真）， &a9是地址常量。 p2=a3 结果为1（真），a3是地址型表达式， 代表a3的地址。,例：输入10个整数存入一维数组，从中查找某个整数（该数从 键盘上读取），查到则输出其是第几个数，查不到则输出“Not Find!”。要求用指针法处理。,程序清单如下：,main() int a10,*p=a,x,n,flag=0; for (;pa+10;p+) scanf(“%d”,p); scanf(“%d”, ,3、关于使用“指针法”处理一维数组元素的下标越界问题,C语言对用“指针法”引用数组元素时，对下标是否越界也 不作检查，即允许下标越界。,例如，定义了整型数组a10，并使同类型的指针变量p指向了 数组a的首地址。则下列对a数组的元素引用都是允许的：,*(p-1) 代表数组元素a0前面2个单元中存放的数据 （看成整数） *(p+10) 代表数组元素a0前面2个单元中存放的数据 （看成整数）,虽然C语言允许处理数组元素时下标可以越界，但在程序 中要尽量避免。当出现下标越界的情况，如果你使用的是数组 元素值，显然这个值不知为何值；如果你是将某个值存入该数 组元素，结果将会破坏对应内存单元中原来的值，使得后面程 序运行时，结果不正确，甚至出现预料不到的问题，而这样的 错误很难查找。,(三)、指向字符串的指针变量的使用,如果字符串是存放在某个字符数组中，可以用赋初值或 赋值方式将指针变量指向该字符数组，以后可以用指针变量 来处理字符数组中存放的字符串，也可以使用指针变量来处 理其中的单个字符，处理方法类似于一维数组。,在C语言中允许直接使用字符串常量，并不一定要求字符 串存放在字符数组中。这样的字符串常量可以用字符型指针变 量指向它，以后也可以用字符型指针变量来处理这个字符串或 字符串中的单个字符。,1、如何将指针变量指向字符串常量,第一种方法是给指针变量赋初值的方式，格式为“ * 指针变量字符串常量”；,假定要求字符型指针变量p指向字符串常量“abcd”；可以采 用下列两种方式：,第二种方法是先定义一个字符型指针变量，然后通过赋值 方式，其格式为“指针变量字符串常量”。,方法一 char *p=“abcd”; 方法二 char *p; p=“abcd”;,可以用赋值方式使指针变量指向字符串常量，但是不允 许将字符串常量赋值给字符型数组。例如，下列的程序段是 错误的：,char a10; a=“abcd”;,C语言允许在同一个程序中，使同一个字符型指针变量先 后指向不同的字符串常量，例如下列的程序段是正确的：,char *pa; pa=“12345678”; pa=“abcd”;, ,2、指向字符串常量的指针变量的使用,当一个字符型指针变量已指向某个字符串常量，就可以 利用指针变量来处理这个字符串。处理的方式主要有两种：,（1）处理整个字符串。 输出字符串 printf(“%s”,指针变量)； 输入新的字符串代替原字符串 scanf(“%s”,指针变量);,（2）处理字符串中的单个字符。 第i个字符的表示方法 * (指针变量i),3、指向存放字符串的字符数组的指针变量的使用,当一个字符串已经存放在一个字符型数组中，并且用指 针变量指向这个字符数组，处理字符串中的单个字符就是处 理一维数组的元素，处理方法和前面介绍的处理一维数组元 素完全相同，唯一需要注意的是，数组元素的类型是字符型。,例：用字符型指针p指向字符串常量“12345678”，然后反复从 键盘上输入字符串，若大于给定的字符串常量，则输出“More larger!”；若小于给定的字符串常量，则输出“More Smaller!”。 直到输入的字符串等于这个字符串常量时结束。,程序清单如下：,main() char *p=“12345678”,a10,*pa,*pp,flag; while (1) gets(a); pp=p; pa=a; flag=m; while (*pp!=0) if (*pa*pp) flag=g;break; if (*pa*pp) flag=l;break; pa+,pp+; If (flag=m),if (flag=m) break; else if (flag=g) print(“More Larger!”); else printf(“More Smaller!”); printf(“%s=%sn”,p,a); ,指针二,单元15 指针（二）,15.1 指向二维数组的指针变量的使用,15. 2 指针数组和多级指针,15. 3 指针应用程序设计例,一、指向二维数组的指针变量的使用,1、指针变量指向二维数组的某个元素,当指针变量指向二维数组的某个元素时，利用指针变量 来处理该数组元素和处理一维数组元素的方法相同。,（1）让指针变量指向二维数组的某个元素的方法。 用赋初值方式的格式为：* 指针变量&数组名下标1下标2 用赋值方式的格式为：指针变量&数组名下标1下标2,（2）二维数组元素的引用方法。 当指针变量已指向二维数组元素后，引用该数组元素的方法 是：* 指针变量,返回,例1：输入2行3列的矩阵元素后，存入二维数组。再按行列 格式输出。,main() int a23,*p; int i,j; for (i=0;i2;i+) for (j=0;j3;j+) p= ,程序如下：,2、指针变量指向二维数组的首地址,当指针变量指向二维数组的首地址时，也可以处理数组中 的任何一个元素。,（1）让指针变量指向二维数组首地址的方法。,使用赋初值或赋值方式都可以使指针变量指向二维数组的 首地址。,用赋初值方式的格式有两种： * 指针变量二维数组名 * 指针变量&二维数组名00,用赋值方式的格式也有两种： 指针变量二维数组名 指针变量&二维数组名00,（2）二维数组元素的引用方法。,当指针变量已指向二维数组的首地址后，引用该数组 第i行第j列的元素的方法是： *（指针变量i*列数j）,例如：已定义了二维数组a23，其2行3列元素在内存中排列 顺序如下：,如果定义指针变量p并且指向数组a的首地址，则这些元素 的地址和引用方法如下：,元素,元素地址,元素引用,a00 p+0*3+0=p *(p+0*3+0)=*(p) a01 p+0*3+1=p+1 *(p+0*3+1)=*(p+1) a02 p+0*3+2=p+2 *(p+0*3+2)=*(p+2) a10 p+1*3+0=p+3 *(p+1*3+0)=*(p+3) a11 p+1*3+1=p+4 *(p+1*3+1)=*(p+4) a12 p+1*3+2=p+5 *(p+1*3+2)=*(p+5),例2：重编例1，要求使用指向二维数组首地址的指针变量处理 二维数组元素。,程序清单如下：,main() int a23,*p=a; int i,j; for (i=0;i2;i+) for (j=0;j3;j+) scanf(“%d”,p+i*3+j); for (i=0;i2;i+) printf(“n”); for (j=0;j3;j+) printf(“%10d”,*(p+i*3+j); ,例3：重编例1，要求用指向二维数组首地址的指针变量按一维 数组方式处理。,main() int a23,*p=a; int i,j; for (i=0;i2;i+) for (j=0;j3;j+) scanf(“%d”,p); p+; p=a; for (i=0;i2;i+) printf(“n”); for (j=0;j3;j+) printf(“%10d”,*p); p+; ,3、指针变量指向二维数组中某个一维数组,（1）让指针变量指向二维数组中某个一维数组的方法。,如果你希望将指针变量指向二维数组中某个一维数组， 首先要按下列格式定义一个指针变量： （* 指针变量）m 其中的m是对应二维数组的列长度,然后再用赋初值或赋值方式将该指针变量指向二维数组的 首地址 （* 指针变量）m二维数组名 （赋初值） 指针变量二维数组名 （赋值）,二维数组中第i行对应的一维数组首地址可以用下列表达 式来获得： * （指针变量i）,使用这种指针变量，需要注意以下几点：, 定义这种指针变量时，圆括号不能丢。, 定义这种指针变量时，m必须是整型常量表达式，并且其值 要等于希望指向的一维数组的长度。, 定义这种指针变量后，赋初值或赋值时应该赋予列长度为m 的二维数组首地址，然后用表达式方式来获得二维数组中某 个一维数组的首地址。,（2）二维数组元素的引用方法。,当某个指向一维数组的指针变量已指向对应二维数组的首 地址后，就可以用像处理一维数组元素的方式来处理这个二维 数组中已指向的一维数组。具体的格式如下：,数组元素地址 *（指针变量行下标）列下标 数组元素引用 *（*（指针变量行下标）列下标）,例如语句“int a25，(*p)5=a;”定义了二维数组a25和 指向具有5个元素的一维数组指针变量p，并且使p指向二维数 组a的首地址。则对应二维数组中2个一维数组的首地址如下：,二维数组中的一维数组,用指针变量表示对应一维数组 的首地址,a0 a1,*（p0） *（p1）,二维数组元素的引用格式如下：,数组元素 a00 a01 a02 a03 a04 引用格式 *(*(p+0)+0) *(*(p+0)+1) *(*(p+0)+2) *(*(p+0)+3) *(*(p+0)+4) 数组元素 a10 a11 a12 a13 a14 引用格式 *(*(p+1)+0) *(*(p+1)+1) *(*(p+1)+2) *(*(p+1)+3) *(*(p+1)+4),例4：重编例1，要求使用指向二维数组中一维数组的指针变量,程序清单如下：,main() int a23,(*p)3=a; int i,j; for (i=0;i2;i+) for (j=0;j3;j+) scanf(“%d”,*(p+i)+j); for (i=0;i2;i+) printf(“n”); for (j=0;j3;j+) printf(“%10d”,*(*(p+i)+j); ,二、指针数组和多级指针,当某个数组被定义为指针类型，就称这样的数组为指针 数组。指针数组中的每个元素都相当于一个指针型变量，只 能存放地址型数据。当定义的某个指针型变量专门用来存放 其它指针变量的地址时，这样的指针变量就称为指针的指针， 也叫二级指针。,1、指针数组的定义,需要注意指针数组是指针类型的，对其元素所赋的值必须 是地址值。,返回,格式 存储类型 数据类型 * 指针数组名1长度1初值1,功能 定义指向“数据类型”变量或数组的指针型数组，同时给 指针数组元素赋初值。这些指针变量具有指定的“存储 类型”。,说明 （1）指针数组名是标识符，前面必须有“*”号。,（2）在一个定义语句中，可以同时定义普通变量、数组、指 针变量、指针数组。可以给某些指针数组赋初值，而另 一些指针数组不赋初值。,（3）定义指针变量时的“数据类型”可以选取任何基本数据类 型，也可以选取其它数据类型。,（4）省略“存储类型”，默认为自动型（auto）。,（5）其中的“初值”与普通数组赋初值的格式相同，每个初值 通常是“&普通变量名”、 “&数组元素”或“数组名”，对应 的普通变量或数组必须在前面已定义。,（6）注意语句中指针型数组的书写格式，不能写成“ （* 数组名）长度”，因为这是定义指向含有“长度”这个 元素的一维数组的指针变量。,例如有定义语句“int a,b,c,*p3”,2、指针数组元素的引用, 引用所指向的普通变量或数组元素 * 指针数组名下标 对其赋值 指针数组名下标地址表达式 参加运算 （赋值运算） 指针变量指针数组名下标 （算术运算） 指针数组名下标整数 指针数组名下标整数 指针数组名下标 指针数组名下标 指针数组名下标 指针数组名下标 （关系运算）指针数组名下标 关系运算符 指针数组名下标,其中，算术运算和关系运算一般只使用于该指针数组元素 指向某个数组时。,例5：输入5个字符串存入一个二维数组中，然后定义一个指针 数组，使其元素分别指向这5个字符串并输出。,程序清单如下：,main() char s520,*p5; int i; for (i=0;i5;i+) pi=si; for (i=0;i5;i+) scanf(“%s”,pi); for (i=0;i5;i+) printf(“%sn”,pi); ,3、多级指针的定义和应用,在C语言中，把这种指针型变量称为“指针的指针”，意为 这种变量是指向指针变量的指针变量，也称多级指针。通常使 用的多级指针是二级指针，相对来说，前面介绍的指针变量可 以称为“一级指针变量”。,二级指针变量的定义和赋初值方法如下：,格式 存储类型 数据类型 *指针变量名初值，,功能 定义指向“数据类型”指针变量的二级指针变量，同时给 二级指针变量赋初值。,说明,（1）二级指针变量名的构成原则是标识符,前面必须有“* *”号。,（2）在一个定义语句中，可以同时定义普通变量、数组、指针 变量、指针数组、二级指针变量等。可以给某些二级