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文档简介
6.1指针与指针变量6.1.1指针在计算机中,内存由一个个具有连续编码的存储单元所组成,即每一个存储单元都具有唯一的、固定的编号,这个编号称为内存单元的地址。如果在程序中定义了一个变量,由于不同的数据类型占据不同字节的存储空间,在编译时,系统就根据程序中定义的变量类型,分配相应的存储空间。例如,对整型变量分配2个字节,对实型变量分配4个字节,对字符型变量分配1个字节,而每一个字节都有一个地址。每个变量的首字节的地址称为该变量的地址。一个变量的地址称为这个变量的指针,指针就是地址。内存中的地址常用十六进制整型数表示。如何查看一个变量的地址呢?可以用取地址运算符“&”来实现。如运行以下程序:main(){inta=26;printf("&a=%x,a=%d\n",&a,a);}可以查看整型变量a的地址(a占2个字节,看到的是它的首字节的地址)和a的值。
6.1.2直接访问和间接访问在C语言的程序中,一般是通过变量名对内存单元进行存取操作的。程序经过编译以后将变量名转换为变量的地址,对变量值的存取都是通过地址进行的。像这种直接按变量地址存取变量值的方式称为“直接访问”。如对以下程序:main(){inta,b,c;a=10;b=16;c=a+b;printf("%d\n",c);}
变量的“间接访问”方式是将变量a的地址存放在另一个称为“指针变量”的变量中,当要读取变量a的值时,先从指针变量中取出a的地址,再从这个地址单元中取出a的值。
6.1.3指针变量的定义和引用如前所述,变量的地址就是变量的指针,存放变量指针(地址)的变量称为指针变量。指针变量的使用和其他变量的使用一样需要“先定义,后使用”。1.指针变量的定义
指针变量不同于其他变量,它是用来专门存放地址的,必须将它定义为“指针类型”。指针变量定义的一般形式为:数据类型*指针变量名其中,“数据类型”说明该指针变量所指向的变量类型,“*”表示所定义的变量是一个指针变量而不是一个普通变量。例如:inta,b,*pa,*pb;pa=&a;pb=&b;定义了整型变量a、b及指针变量pa、pb,且pa、pb是用来指向整型变量的(即用来存放整型变量的地址)。“&”是取地址运算符,pa=&a将变量a的地址存放到指针变量pa中,pb=&b将变量b的地址存放到指针变量pb中。在定义指针变量时可以赋给初值,例如:inta,b,*pa=&a,*pb=&b;
2.指针变量的引用
在定义了一个指针变量并确定了它的指向后,就可以利用它来访问所指向的变量,称为对指针变量的引用。引用指针变量的一般形式为:*指针变量名这里的“*”称为指针运算符,也称为“间接访问”运算符。
[例6-1]
指针变量的引用。程序如下:main(){inta,b,*pa,*pb;pa=&a;pb=&b;a=2;b=4;printf("%d,%d\n",*pa,*pb);*pa=10;*pb=20;printf("%d,%d\n",a,b)}程序运行结果:2,410,20注意:在C语言中,“*”符号目前已出现三种用法,一是乘法符号;二是指针变量定义符;三是指针变量引用符。在上例中,“先定义”指针变量,“后使用”——给它赋值(变量的地址)、引用它。等同于变量a*pa变量a的地址&apa=&a6.2指针运算与其他变量一样,指针也是一种特殊的变量,也有指针运算。其中最常用的运算有:取地址运算&,取值运算*,以及指针加、减运算等。1.取地址运算&取地址运算是指取出运算符&后面的变量在内存中占用的空间的起始地址。因为被指向的变量可能占用多个内存单元,指针并不记录它的所有地址,而只指向它的起始地址。2.取数据运算*与取地址运算符“&”相对应的是取数据运算符“*”,也称指针运算符。取地址运算的操作对象是变量,而取数据运算的操作对象则是指针变量,用于访问某个地址的数据。“*”运算符除作为取数据运算符外,还作为定义指针变量标识符,另外还可作为算术乘法运算符。对于“*”在不同场合的作用,编译器能够根据上下文环境判别其作用。3.指针变量的算术运算
在C语言中,可以通过加减一个整数来移动指针。指针增1运算后指向下一个数据(注意不是下一个字节)的位置,指针减1运算后指向上一个数据的位置。例如:inta,*pa;pa=&a;pa++;在这段程序中,定义pa为指向整型变量的指针变量,则pa++相当于pa=pa+1×2(每个整型变量在内存中占两个字节),即pa++使指针向下移动两个字节指向下一个数据。6.3指针与数组指针与数组关系密切。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,它们都有相应的地址。因此,指针变量可以指向数组和数组元素。数组的指针是数组的起始地址,数组元素的指针是数组元素的地址。使用指针可以对数组进行相关的操作。6.3.1指向一维数组的指针变量C语言规定一维数组的数组名代表数组的首地址,因此数组名本身就是一个指针,它指向第1个数组元素。其他数组元素的地址可以通过数组名加偏移量来取得。例如:
inta[20];/*定义一个长度为20的一维数组a,数组元素为整型*/
int*pa;/*定义指向整型数据的指针变量pa*/pa=a;/*为指针变量赋值,注意:数组名前不加&*/
pa=&a[0];/*本语句与上句等价*/注意:上述“pa=a;”的作用是“把a数组的首地址赋给指针变量pa”,“而不是把数组a各元素的值赋给pa”。一维数组指针的应用十分灵活。例如:如果定义
inta[20],*p=a;
既定义了一个有20个元素的一维整型数组;定义了一个整型指针变量;并将数组的首地址赋给这个指针变量。则(1)数组第i个元素的地址可以用下述方法表示:&a[i]或a+i或p+i;(2)数组第i个元素的值可以用下述方法表示:a[i]或p[i]或*(a+i)或*(p+i);
[例6-3]
假设有一个整型的a数组,共有20个元素。要求从键盘输入这20个元素,并利用下标法、数组名法和指针法等3种方法输出数组中的各元素。
方法一:下标法
main(){int
a[20],i;for(i=0;i<20;i++)scanf("%d",&a[i]);for(i=0;i<20;i++)printf("%d",&a[i]);}方法二:数组名法main(){int
a[20],i;for(i=0;i<20;i++)scanf("%d",a+i);for(i=0;i<20;i++)printf("%d",*(a+i));}方法三:指针法main(){inta[20],i,*p;p=a;for(i=0;i<20;i++)scanf("%d",p+i);pa=a;for(i=0;i<20;i++)printf("%d",*(p+i));}6.3.2指向二维数组的指针变量用指针处理一维数组时,指针变量所指对象为数组元素,即指针变量增1、减1操作就使指针后移或前移一个数组元素。但是指针处理二维数组时,指针变量所指对象是二维数组中的行,因此,无论从概念上还是使用上,二维数组的指针都要比一维数组的指针更加灵活。1.二维数组的地址
对二维数组a[3][4],
C语言将它视为有三个元素a[0]、a[1]、a[2]的一维数组(而每一个元素又是一个一维数组),
a代表整个二维数组的首地址。所以根据一维数组的表示方法,a+i代表第i个元素的地址(即第i行的首地址),a[i]和
*(a+i)表示它的第i个元素,但是这第i个元素又是一个一维数组,数组名就是这个数组的首地址,所以a[i]和
*(a+i)也代表第i个元素的地址(即第i行的首地址)。因此,对二维数组a[3][4]:(1)第i行的首地址可用下述方法表示:&a[i][0]或a+i或a[i]
或*(a+i);(2)第i行第j列的元素的地址可用下述方法表示:
&a[i][j]或(a+i)+j或a[i]+j
或*(a+i)+j
或a[0]+i*4+j等等;(3)第i行第j列的元素的值可用下述方法表示:
a[i][j]或*((a+i)+j)或*(a[i]+j)或*(*(a+i)+j);2.指向二维数组的指针变量
(1)指向数组元素的指针变量[例6-5]
用指针变量输出二维数组元素的值。程序如下:main(){int
a[3][4]={{2,4,6,8},{10,12,14,16},{18,20,22,24}};int*p;/*定义一个指向整型变量的指针变量*/for(p=a[0];p<a[0]+12;p++){if((p-a[0])%4==0)
printf("\n");printf("%4d",*p);}}程序中用a[0]至a[0]+11表示各元素的地址。(2)指向一维数组的指针变量
把二维数组a分解为一维数组a[0]、a[1]、a[2]之后,设p为指向该一维数组的指针变量,可定义为:int(*p)[4];它表示p是一个指针变量,指向包含4个元素的一维数组。若p指向第一个一维数组a[0],其值等于a、a[0]或&a[0][0],而p+i则指向一维数组a[i]。从前面的分析可得出*(p+i)+j是二维数组第i行j列的元素的地址,而*(*(p+i)+j)则是第i行j列元素的值。
[例6-6]
输出二维数组任一行任一列元素的值。main(){inta[2][3]={1,2,3,4,5,6};int(*p)[3],i,j;p=a;scanf("i=%d,j=%d",&i,&j);printf("a[%d][%d]=%d\n",i,j,*(*(p+i)+j));}程序运行结果:输入i=0,j=2回车,屏幕显示:a[0][2]=36.3.3指针数组
当一个数组的所有元素都是指针时,它就是一个指针数组,即指针数组中的每一个元素都相当于一个指针变量。一维指针数组的定义形式为:
类型名*数组名[数组长度];例如:
inta[3][4]={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24};int*p[3]={a[0],a[1],a[2]};/*为指针数组赋初值*/指针数组中的每个元素被赋予二维数组每一行的首地址。6.4指针与字符串C语言可以用字符指针来处理字符串。例如:char
str[30],*ps=str;又例如:char
*ps="Iamastudent!“;虽然用字符数组和字符指针变量都能实现字符串的存储和运算,但它们二者之间是有区别的,不能混为一谈,主要区别有以下几点:(1)字符数组由若干个元素组成,每个元素中放一个字符,而字符指针变量中存放的是地址(即字符串的首地址)。(2)赋值方式不同。(3)字符指针变量的值是可以改变的,如下列程序:main(){char
*a="Iamastudent!";a=a+7;printf("%s",a);}程序运行结果:
student!由程序可以看出,指针变量a的值可以变化,输出字符串时从变化了的a值所指向的单元开始输出各个字符,直到遇到字符串结束符‘\0’为止。而字符数组名虽然代表地址,但它的值是不能改变的。下面的写法是错的:char
s[]="Iamastudent!";s=s+7;printf("%s\n",s);6.5指针与函数指针变量既可以指向整型变量、数组、字符串,也可以指向函数。一个函数被执行时,在内存中占据一定的空间,这个空间的起始地址称为函数的入口地址,用函数名表示。可以用指针变量指向这个入口地址,并通过该指针变量调用此函数,这种指针变量称为指向函数的指针。它定义的一般形式为:数据类型
(*指针变量名)();定义了函数指针后,就可以通过它来调用所指向的函数。在调用之前,必须先将函数的入口地址赋给该指针变量。由于函数名代表函数的入口地址,因此给函数指针变量赋值时,只需给出函数名而不必给出参数。
[例6-9]
从键盘输入10个数,找出其中的最小值并输出。程序如下:#include<stdio.h>intfmin(inta[],intn){inti,min;min=a[0];
for(i=1;i<n;i++)if(min>a[i])min=a[i];return(min);}main(){int(*p)();inti,mini,a[10];for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a[i]);p=fmin;/*给指针变量赋初值*/mini=(*p)(a,10);/*调用由指针变量p指向的fmin()函数,实参为a、10,得到的函数返回值赋给mini。*/
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