程序设计6(指针)

六、指针与引用6.1指针的基本概念6.2指针与一维数组6.3堆内存分配6.4字符指针6.5指针数组6.6引用的概念和操作(了解)6.7指针与二维数组(自主学习)木纹背景的资料属自主学习的内容6.1指针的基本概念6.1.1变量的地址6.1.2指针变量6.1.3指针运算6.1.1变量的地址1、内存的每个字节都有一个编号。这个编号就是这个字节对应的内存地址。2、程序中的每个数据都对应着内存中的一个地址，从该地址开始的一个或多个字节用来存放该数据。如：inti,j,k；i=3;j=6;3、内存单元的地址和内存单元的内容的区别4、程序编译后，变量名转换为变量的地址，计算机通过内存地址对变量进行存取。5、变量的直接访问和间接访问直接访问：通过变量的地址（变量名）存取变量。间接访问：通过存放变量的地址的变量存取变量。6、”指向”的含义存放变量a的地址（&a）的变量指向变量a。1、变量的指针：即变量的地址。2、指针变量：专门用来存放另一个变量的地址的变量。指针变量的值(即指针变量中存放的值)是指针(地址)。3、声明指针变量： 数据类型*变量；4、指针变量的初始化

inta=100; int*p=&a;5、指针变量的引用（取地址运算符&与指针运算符*）&只能作用于变量：&x,&a[5];//正确不能作用于常量、表达式：&25,&(i+1);//错误int*p;p=3000无意义intx,*p;x=p无意义4、有关说明 指针变量的地址，。。。6.1.2指针变量地址内存数据区…20003整型变量a//inta=320046整型变量b//intb=620089整型变量c//intc=9…

…30002004指针变量p//int*p=&b;…当前pb20046p++后pc20089p=p-2后pa200036.1.3指针运算算术运算：加法运算和减法运算关系运算：比较两个指针变量赋值运算：6.2指针与数组（一维数组）

每个变量都有地址。 一个数组包含若干元素，每个数组元素都在内存中占用存储单元，它们也都有相应的地址。指针变量既然可以指向变量，当然也可以指向数组和数组元素(把数组起始地址或某一元素的地址放到一个指针变量中)。 所谓数组的指针是指数组的起始地址，数组元素的指针是数组元素的地址。数组，指针，循环语句三者是天生的好搭档例如：inta[10];

//定义a为包含10个整型数据的数组int*p; //定义p为指向整型变量的指针变量p=&a[0];p++; //指向a[1]6.2.1指向数组元素的指针如果p的初值为&a[0]，则：(1)p+i和a+i就是a[i]的地址，或者说，它们指向a数组的第i个元素，见图。这里需要说明的是a代表数组首地址，a+i也是地址，它的计算方法同p+i，即它的实际地址为a+i×sizeof(int)。例如，p+9和a+9的值是&a[9]，它指向a[9]。6.2.2通过指针访问数组元素(2)*(p+i)或*(a+i)是p+i或a+i所指向的数组元素(的内容)，即a[i]。例如，*(p+5)或*(a+5)就是a[5]。即*(p+5)=*(a+5)=a[5]。实际上，在编译时，对数组元素a[i]就是处理成*(a+i)，即按数组首地址加上相对位移量得到要找的元素的地址，然后找出该单元中的内容。 例如，若数组a的首地址为1000，设数组为int型，且sizeof(int)=4，则a[3]的地址是这样计算出来的：

1000+3×4=1012，然后从1012地址所标志的整型单元取出元素的值，即a[3]的值。可以看出，[]实际上是变址运算符，即将a[i]按a+i计算地址，然后找出此地址单元中的值。(3)指向数组的指针变量也可以带下标，如p[i]与(p+i)等价。根据以上叙述，引用一个数组元素，可以用：下标法，如a[i]形式;指针法，如*(a+i)或*(p+i)。其中a是数组名，p是指向数组的指针变量，其初值p=a。例：输出数组元素。下标法。通过数组名计算数组元素地址，找出元素的值。用指针变量指向数组元素。6.2.3举例说明//例1intmain(){chara[13],*p=a;strcpy(a,“helloworld!”);cout<<a<<endl;inti,len=strlen(a);for(i=0;i<len;i++)cout<<a[i];for(i=0;i<len;i++)cout<<*(a+i);for(i=0;i<len;i++)cout<<*(p+i);for(p=a;p<a+len;p++)cout<<*p;return0;}//例2intmain(){inta[10],i,*p=a;for(i=0;i<10;i++)a[i]=i;//初始化for(i=0;i<10;i++)cout<<a[i]; for(i=0;i<10;i++)cout<<*(a+i);for(i=0;i<10;i++)cout<<*(p+i);for(p=a;p<a+10;p++)cout<<*p;return0;}//例3intmain(){char*p,*q;p=“helloworld!”;cout<<p<<endl;

inti,len=strlen(p);for(i=0;i<len;i++)cout<<*(p+i);for(q=p+len-1;q>=p;q--)cout<<*q;//逆向输出return0;}6.3堆内存分配6.3.1堆内存6.3.2堆内存操作函数6.3.3指针变量的空间申请和释放6.3.4指针与函数6.3.1堆内存

堆是程序运行时动态使用的一个内存空间，要在堆中分配空间，必须使用特定的函数，使用完成后必须及时释放空间。6.3.2堆内存操作函数(C语言的选择)void*malloc(unsignedlongsize)voidfree(void*)头文件为：alloc.h上面的堆内存操作函数在C++中不太常用！使用new分配内存空间使用delete释放内存空间例如：intmain(){

int*p=newint[10]; //申请空间

inti,sum=0; for(i=0;i<10;i++) p[i]=i; for(i=0;i<10;i++) sum+=p[i]; cout<<sum<<endl;

delete[]p; //释放空间，注意不要忘了中括号

return0;}6.3.3指针变量的空间申请和释放6.3.4指针与函数指针或变量的地址作为函数参数指针函数(课后了解)函数指针(课后了解)例:使用指针作为参数，设计函数，参数为a，b，c3个整型变量的地址，执行函数后，实现a≤b≤c。intmain(){ inta=3,b=125,c=38; int*pa=&a,*pb=&b,*pc=&c;

fun(pa,pb,pc); //使用指针作为参数

cout<<“a=“<<a<<“,b=“<<b<<“,c=“<<c<<endl; a=3;b=125;c=38;

fun(&a,&b,&c); //使用地址作为参数

cout<<“a=“<<a<<“,b=“<<b<<“,c=“<<c<<endl; return0;}输出结果为：a=3，b=38，c=125a=3，b=38，c=125voidfun(int*pa,int*pb,int*pc){ intx；

if(*pa>*pb){x=*pa;*pa=*pb;*pb=x;} if(*pb>*pc){x=*pc;*pc=*pb;*pb=x;} if(*pa>*pb){x=*pa;*pa=*pb;*pb=x;}}6.4字符指针6.4.1字符指针的使用6.4.2字符指针与字符数组的区别举例：charstr[6]=“China”,c;char*p,*q;p=str;q=&c;strcpy(str,“Hello”);//正确//下列语句有潜在风险strcpy(str,“Helloworld!”);//风险举例inta=100;charstr[6]=“China”;strcpy(str,“Helloworld!”);cout<<a<<endl;

运行结果：5602294906.4.1字符指针的使用另外，常用的可行方法：charstr[6]=“China”;strings1=str;//此时s1和str占据2块不同的内存区域s1=“Helloworld”;//正确strings2=“Helloworld”;//方法c_str()将string强制转换成c格式的字符串char*p=(char*)s2.c_str();cout<<p<<endl;6.4.2字符指针与字符数组的区别概念

数组是一个整体，指针只是地址赋值方式：charstr[20],*p;strcpy(str,“helloworld”):p=“helloworld”;内存分配方式： 数组空间在编译时分配，指针的指向运行时确定能否赋值数组名是常量（即数组首地址），不能对数组名赋值指针可以直接赋值6.5指针数组指针数组的简单介绍6.6引用的概念和操作(不作要求，了解)6.6.1引用的概念6.6.2引用的操作6.6.3引用的说明6.6.1引用的概念在C++中，引用提供了一种把实体的变量作为该实体的别名的机制。通俗地说，引用即给对象起“别名”。引用运算符是“&”。“&”在定义时出现在赋值运算符的左边表示是“引用”，否则是取址符；一个对象一旦有了别名，此别名就不能再作为别的对象的别名，所以声明时必须进行初始化；有了别名的对象，不管对真名、还是对别名进行操作，都是对此对象进行操作；一个被声明成引用的变量，并不另外再占有存储空间。6.6.2引用的操作用引用传递函数的参数利用引用返回多个值

（把需要返回的多个值的引用作为函数的参数）例:设计函数，参数为a，b，c3个整型变量，执行函数后，满足a≤b≤c（用引用传递函数的参数）voidf2(int&a,int&b,int&c){ intx；

if(a>b){x=a;a=b;b=x;} if(b>c){x=c;c=b;b=x;} if(a>b){x=a;a=b;b=x;}}intmain(){ intx1=3,x2=125,x3=38;

int&p1=x1,&p2=x2,&p3=x3; //此处定义了3个引用

f2(p1,p2,p3);//使用引用作为参数

//f2(x1,x2,x3);//使用传统的传地址方式(其本质就是引用) cout<<“x1=“<<x1<<“,x2=“<<x2<<“,x3=“<<x3<<endl; return0;}输出结果为：x1=3，x2=38，x3=125例：利用引用返回多个值由于引用能够改变参数的值，因此利用这个特点就可以实现返回多个值。voidfun(intn,int&a,int&b){ a=n*n; b=n*n*n; }intmain(){ intx,y,z; cin>>x; fun(x,y,z); cout<<x<<","<<y<<","<<z<<endl; return0;}6.6.3引用的说明引用在声明的时候必须同时要初始化，否则会出现错误。引用是从一而终的，在初始化后不会再指向其他的变量。任何对该引用的赋值都是对引用所维系的目标赋值，而不是将引用维系到另一个目标上。由于引用本身不是类型，所以没有引用的指针和引用的引用。但可以有指针的引用。用引用传递函数参数与指针的效果一样，传递的是原来的变量或对象，而不是在函数作用域内建立副本。可以利用引用返回多个值 shortinta[3][4]={ {1，3，5，7}，

{9，11，13，15｝，

{17，19，21，23｝｝; a是一个数组名。a数组包含3行，即3个元素:a[0]，a[1]，a[2]。而每一元素又是一个一维数组，它包含4个元素(即4个列元素)，例如，a[0]所代表的一维数组又包含4个元素：a[0][0]，a[0][1]，a[0][2]，a[0][3]，见下图。6.7指针与二维数组(自主学习)本节内容相对较难理解，建议通过实践来帮助理解

从二维数组的角度来看，a代表整个二维数组的首地址，也就是第0行的首地址。a+1代表第1行的首地址。如果二维数组的首地址为2000，则a+1为2008，因为第0行有4个short型数据，因此a+1的含义是a[1]的地址，即a+4×2=2008。a+2代表第2行的首地址，它的值是2016，见下图。

a[0]、a[1]、a[2]既然是一维数组名，而C/C++语言又规定了数组名代表数组的首地址，因此a[0]代表第0行一维数组中第0列元素的地址，即&a[0][0]。a[1]的值是&a[1][0]，a[2]的值是&a[2][0]。

第0行第1列元素的地址怎么表示？ 可以用a[0]+1来表示。

此时“a[0]+1”中的1代表1个列元素的字节数，即2个字节。今a[0]的值是2000，a[0]+1的值是2002(而不是2008)。这是因为现在是在一维数组范围内讨论问题的，正如有一个一维数组x，x+1是其第1列元素地址一样。a[0]+0、a[0]+1、a[0]+2、a[0]+3分别是a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]的地址。

前已述及，a[0]和*(a+0)等价，a[1]和*(a+1)等价，a[i]和*(a+i)等价。因此，a[0]+1和*(a+0)+1的值都是&a[0][1](即右图中的2002)。a[1]+2和*(a+1)+2的值都是&a[1][2](即右图中的2012)。请注意不要将*(a+1)+2错写成*(a+1+2)，后者变成*(a+3)了，相当于a[3]。

进一步分析，欲得到a[0][1]的值，用地址法怎么表示呢？既然a[0]+1和*(a+0)+1是a[0][1]的地址，那么，*(a[0]+1)就是a[0][1]的值。同理，*(*(a+0)+1)或*(*a+1)也是a[0][1]的值。*(a[i]+j)或*(*(a+i)+j)是a[i][j]的值。务请记住*(a+i)和a[i]是等价的。 有必要对a[i]的性质作进一步说明。a[i]从形式上看是a数组中第i个元素。如果a是一维数组名，则a[i]代表a数组第i个元素所占的内存单元。a[i]是有物理地址的，是占内存单元的。但如果a是二维数组，则a[i]是代表一维数组名。a[i]本身并不占内存单元，它也不存放a数组中各个元素的值。它只是一个地址(如同一个一维数组名x并不占内存单元而只代表地址一样)。a、a+i、a[i]、*(a+i)、*(a+i)+j、a[i]+j都是地址。*(a[i]+j)、*(*(a+i)+j)是二维数组元素a[i][j]的值。

为什么a+1和*(a+1)都是2008呢？a+1的值和a+1的地址怎么都是一样的呢？ 的确，二维数组中有些概念比较复杂难懂，要反复思考。首先说明，a+1是地址(指向第1行首地址)，而*(a+1)并不是“a+1单元的内容(值)”，因为a+1并不是一个实际变量，也就谈不上它的内容。*(a+1)就是a[1]，而a[1]是一维数组名，所以也是地址。以上各种形式都是地址计算的不同表示。 为了说明这个容易搞混的问题，举例子来说明。 有一个排，下设3个班，每班有10名战士。规定排长只管理到班，班长管理战士。在排长眼里只有第0、1、2班(为与C/C++语言中数组下标一致，假定班号也从0开始)。排长从第0班的起始位置走到第1班的起始位置，看来只走了一步，但实际上它跳过了10个战士。这相当于a+1(见后图)。为了找到某一班内某一个战士，必须给两个参数，即第i班第j个战士，先找到第i班，然后由该班班长在本班范围内找第j个战士。这个战士的位置就是a[i]+j(这是一个地址)。开始时班长面对第0个战士。注意，排长和班长的初始位置是相同的(如图中的a和a[0]都是2000)。但它们的“指向”是不同的。

排长“指向”班，他走一步就跳过1个班，而班长“指向”战士，走一步只是指向下一个战士。可以看到排长是“宏观管理”，只管班，在图中是控制纵向，班长则是“微观管理”，管理到战士，在图上是控制横向。如果要找第1班第2个战士，则先由排长找到第1班的班长，然后，由班长在本班范围内找到第2个战士。二维数组a相当于排长，每一行(即一维数组a[0]、a[1]、a[2])相当于班长，每一行中的元素(如a[1][2])相当于战士。a+1与a[0]+1是不同的，a+1是第1行的首地址，a+1指向第1行(相当于排长走到第1班的开头)，而*(a+1)或a[1]或a[1]+0都指向第1行第0列元素(相当于第1班第0个战士)，二者地址虽相同，但含义不同了