c语言指针教程

1、第9章 指 针,指针是语言中的重要概念，也是语言的重要特色。使用指针，可以使程序更加简洁、紧凑、高效。 9.1 指针和指针变量的概念 9.2 指针变量的定义与应用 9.3 数组的指针和指向数组的指针变量 9.4 字符串的指针和指向字符串的指针变量 9.5 返回指针值的函数 9.6 指针数组与主函数main()的形参 9.7 函数的指针和指向函数的指针变量,9.1 指针和指针变量的概念,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、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.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 num; scanf(%d,”时，存取变量num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”, /*将3直接赋给变量num*/ num_pointer= /*将3赋给指针变量num_pointer所指向的变量*/ Return,9.2 指针变量的定义与应用,9.2.1 指针变量的定义与相关运算 案例9.1 指针变量的定义与相关运算示例。 /*案例代码文件

3、名：AL9_1.C*/ main() int num_int=12, *p_int; /*定义一个指向int型数据的指针变量p_int */ float num_f=3.14, *p_f;/*定义一个指向float型数据的指针变量p_f */ char num_ch=p, *p_ch;/*定义一个指向char型数据的指针变量p_ch */ p_int= 程序演示,程序运行结果： num_int=12, *p_int=12 num_f=3.14, *p_f=3.14 num_ch=p, *p_ch=p 程序说明： （1）头三行的变量定义语句指针变量的定义 与一般变量的定义相比，除变量名前多了一个

4、星号“*” （指针变量的定义标识符）外，其余一样： 数据类型 *指针变量, *指针变量2; 注意：此时的指针变量p_int、p_f、p_ch，并未指向某个具体的变量（称指针是悬空的）。使用悬空指针很容易破坏系统，导致系统瘫痪。,(2)中间三行的赋值语句取地址运算() 取地址运算的格式： 变量 例如， int *num1_p= 程序演示,程序运行情况： Input the first number:9 Input the second number:6 num1=9, num2=6 min=6, max=9 程序说明： （1）第5行的if语句 如果*num1_p*num2_p （即num1num

5、2），则交换指针，使num1_p指向变量num2（较小值），num2_p指向变量num1（较大值）。 （2）printf(“min=%d, max=%dn”, *num1_p, *num2_p); 语句：通过指针变量，间接访问变量的值。,本案例的处理思路是：交换指针变量num1_p 和num2_p的值，而不是变量num1和num2的值（变量num1和num2并未交换，仍保持原值），最后通过指针变量输出处理结果。 9.2.2 指针变量作函数参数 1.指针变量，既可以作为函数的形参，也可以作函数的实参。 2.指针变量作实参时，与普通变量一样，也是“值传递”，即将指针变量的值（一个地址）传递给被调用

6、函数的形参（必须是一个指针变量）。 注意：被调用函数不能改变实参指针变量的值，但可以改变实参指针变量所指向的变量的值。,案例9.3 使用函数调用方式改写案例9.2，要求实参为指针变量。 /*案例代码文件名：AL9_3.C*/*/*exchange()功能：交换2个形参指针变量所指向的变量的值 */*形参：2个，均为指向整型数据的指针变量 */*返回值：无 */*/void exchange(int *pointer1, int *pointer2) int temp; temp=*pointer1, *pointer1=*pointer2, *pointer2=temp; /*主函数main(

7、)*/ main() int num1,num2; /*定义并初始化指针变量num1_p和 num2_p */ int *num1_p=,printf(“Input the first number: ”); scanf(“%d”, num1_p); printf(“Input the second number: ”); scanf(“%d”, num2_p); printf(“num1=%d, num2=%dn”, num1, num2); if( *num1_p *num2_p ) /* 即num1num2)*/ exchange(num1_p, num2_p); /*指针变量作实参*/

8、 /*输出排序后的num1和num2的值*/ printf(“min=%d, max=%dn”, num1, num2); 程序演示 程序运行情况： Input the first number:9 Input the second number:6 num1=9, num2=6 min=6, max=9,调用函数exchange()之前、之时、结束时和结束后的情况，如图9-5所示。 形参指针变量pointer1（指向变量num1）和pointer2（指向变量num2），在函数调用开始时才分配存储空间，函数调用结束后立即被释放。 虽然被调用函数不能改变实参指针变量的值，但可以改变它们所指向的变

9、量的值。 总结：为了利用被调用函数改变的变量值，应该使用指针（或指针变量）作函数实参。其机制为：在执行被调用函数时，使形参指针变量所指向的变量的值发生变化；函数调用结束后，通过不变的实参指针（或实参指针变量）将变化的值保留下来。,案例9.4 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。 /*案例代码文件名：AL9_4.C*/ /*/ /*exchange()功能：交换2个形参指针变量所指向的变量的值 */ /*形参：2个，均为指向整型数据的指针变量 */ /*返回值：无 */ /*/ void exchange(int *pointer1, int *

10、pointer2) int temp; temp=*pointer1, *pointer1=*pointer2, *pointer2=temp; ,/*主函数main()*/ main() int num1,num2,num3; /*从键盘上输入3个整数*/ printf(“Input the first number: ”); scanf(“%d”, 程序演示,程序运行情况： Input the first number:9 Input the second number:6 Input the third number:12 num1=9, num2=6, num3=12 排序结果: 12

11、, 9, 6 Return,9.3 数组的指针和指向数组的指针变量,9.3.1 概述 1.概念 数组的指针数组在内存中的起始地址，数组元素的指针数组元素在内存中的起始地址。 2.指向数组的指针变量的定义 指向数组的指针变量的定义，与指向普通变量的指针变量的定义方法一样。 例如，int array10, *pointer=array(或 注意：数组名代表数组在内存中的起始地址（与第1个元素的地址相同），所以可以用数组名给指针变量赋值。,3.数组元素的引用 数组元素的引用，既可用下标法，也可用指针法。使用下标法，直观；而使用指针法，能使目标程序占用内存少、运行速度快。 9.3.2 通过指针引用数组

12、元素 如果有“int array10,*pointer=array;” ，则： （1）pointer+i和array+i都是数组元素arrayi的地址，如图9-6所示。 （2）*(pointer+i)和*(array+i)就是数组元素arrayi。 （3）指向数组的指针变量，也可将其看作是数组名，因而可按下标法来使用。例如，pointeri等价于*(pointer+i)。 注意：pointer+1指向数组的下一个元素，而不是简单地使指针变量pointer的值+1。其实际变化为pointer+1*size(size为一个元素占用的字节数）。 例如，假设指针变量pointer的当前值为3000，则

13、pointer+1为3000+1*2=3002，而不是3001。,案例9.5 使用指向数组的指针变量来引用数组元素。 /*案例代码文件名：AL9_5.C*/ /*程序功能：使用指向数组的指针变量来引用数组元素*/ main() int array10, *pointer=array, i; printf(“Input 10 numbers: ”); for(i=0; i10; i+) scanf(“%d”, pointer+i);/*使用指针变量来输入数组元素的值*/ printf(“array10: ”); for(i=0; i10; i+) printf(“%d ”, *(pointer+

14、i);/*使用指向数组的指针变量输出数组*/ printf(“n”); 程序演示 程序运行情况： Input 10 numbers: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 array10: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,程序说明： 程序中第3行和第6行的2个for语句，等价于下面的程序段： for(i=0; i10; i+,pointer+) scanf(“%d”,pointer); printf(“array10: ”); pointer=array; /*使pointer重新指向数组的第一个元素*/ for(i=0; i10; i+,pointer+) printf(“%d”,

15、*pointer); 思考题： （1）如果去掉“pointer=array;”行，程序运行结果会如何？请上机验证。 （2）在本案例中，也可以不使用i来作循环控制变量，程序怎么修改？提示：指针可以参与关系运算。,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 1）可以进行的算术运算，只有以下几种： pxn, px+/+px, px-/-px, px-py 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

16、n个字节。显然，px+/+px和px-/-px是pxn的特例（n=1）。 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。 9.3.3 再论数组作函数参数 数组名作形参时，接收实参数组的起始地址；作实参时，将数组的起始地址传递给形参数组。 引入指向数组的指针变量后，数组及指向数组的指针变量作函数参数时，可有种等价形式（本质上是一种，即指针数据作函数参数）： （1）形参、实参都用数组名 （2）形参、实参都用指针变量 （3）形参用指针变量、实

17、参用数组名 （4）形参用数组名、实参用指针变量,9.3.4 2维数组的指针及其指针变量 1. 2维数组的指针 假设有如下数组定义语句： int array34; （1）从2维数组角度看，数组名array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： array+i：行指针值，指向2维数组的第i行。 *(array+i)：（列）指针值，指向第i行第列（控制由行转为列，但仍为指针）。 *(*(array+i)：数组元素arrayi0的值。 用array作指针访问数组元素arrayij的格式： *(*(array+i)j) 注意：行指针是一个级指针，如图9-7所示。 （2）从1维数组角度看

18、，数组名array和第1维下标的每一个值， 共同构成一组新的1维数组名array0、array1、array2，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arrayi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： arrayi+j：（列）指针值，指向数组元素arrayij。 *(arrayi+j)：数组元素arrayij的值。 如果有“int array34,*p=array0；”，则p+1指向下一个元素，如图9-8所示。 用p作指针访问数组元素arrayij的格式： *(p+(*每行列数+j) ) 2.行指针变量指向由n个元素组成

19、的一维数组的指针变量 (1)定义格式 数据类型 (*指针变量)n;,注意：“*指针变量”外的括号不能缺，否则成了指针数组数组的每个元素都是一个指针指针数组（本章第6节介绍）。 (2)赋值 行指针变量 2维数组名 | 行指针变量; 案例9.6 使用行指针和列指针两种方式输出2维数组的任一元素。 （1） 使用行指针 /*案例代码文件名：AL9_6_1.C*/ /*程序功能：使用行指针输出2维数组的任一元素*/ main() int array34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12; int (*pointer)4, row, col; pointer=array; printf

20、(“Input row = ”); scanf(“%d”, ,printf(“array%1d%1d = %dn”, row, col, *(*(pointer+row)+col); 程序演示 程序运行情况： Input row = 1 Input col = 2 array12 = 7 思考题：本题也可以直接使用数组名array作指针，应如何修改？ （2）使用列指针 /*案例代码文件名：AL9_6_2.C*/ /*程序功能：使用列指针输出2维数组的任一元素*/ main() int array34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12; int *pointer, row,

21、col; /*定义一个(列)指针变量pointer*/ pointer=array0; /*给(列)指针变量pointer赋值*/ printf(“Input row = ”); scanf(“%d”, 程序演示,3. 2维数组指针作函数参数 2维数组的指针作函数实参时，有列指针和行指针两种形式。相应的，用来接受实参数组指针的形参，必须使用相应形式的指针变量，如下所示： 实参： 列指针 行指针 形参： （列）指针变量 行指针变量 9.3.5 动态数组的实现 在程序运行过程中，数组的大小是不能改变的。这种数组称为静态数组。静态数组的缺点是：对于事先无法准确估计数据量的情况，无法做到既满足处理需要

22、，又不浪费内存空间。 所谓动态数组是指，在程序运行过程中，根据实际需要指定数组的大小。 在C语言中，可利用内存的申请和释放库函数，以及指向数组的指针变量可当数组名使用的特点，来实现动态数组。,动态数组的本质是：一个指向数组的指针变量。 案例9.7 动态数组的实现。 /*案例代码文件名：AL9_7.C*/ /*程序功能：实现动态数组*/ #include “alloc.h” #include “stdlib.h” main() int *array=NULL, num, i; printf(“Input the number of element: ”); scanf(“%d”, /*exit(

23、)：终止程序运行，返回操作系统*/ ,/*提示输入num个数据*/ printf(“Input %d elements: ”, num); for (i=0; inum; i+) scanf(“%d”, /*释放由malloc()函数申请的内存块*/ 程序演示 程序运行情况： Input the number of element: 3 Input 3 elements: 1 2 3 3 elements are: 1,2,3,程序说明： （1） array=(int *)malloc( sizeof(int) * num );语句malloc()函数和sizeof运算符 1）库函数mallo

24、c() 用法：void *malloc(unsigned size) 功能：在内存的动态存储区分配个长度为size的连续空间。 返回值：申请成功，则返回新分配内存块的起始地址；否则，返回NULL。 函数原型：alloc.h，stdlib.h。 malloc()函数的返回值是一个无类型指针，其特点是可以指向任何类型的数据。但在实际使用malloc()函数时，必须将其返回值强制转换成被赋值指针变量的数据类型，以免出错。 2）运算符sizeof 格式：sizeof(变量名类型名) 功能：求变量类型占用的内存字节数（正整数）。例如，在IBM-PC机上，sizeof(int)=2。,思考题：在该语句中，

25、使用sizeof(int)求出1个int型数据占用的内存字节数，而不是使用常量“2”，为什么？ （2） scanf(“%d”, 语句 “b” 在该语句中的作用是，使光标定位到最后一个数据后的分隔符“，”上，然后再输出一个空格，以达到删除之目的。,（4） free(array);语句库函数free() 用法：void free(void *ptr) 功能：释放由ptr指向的内存块（ptr是调用malloc() 函数的返回值）。 返回值：无。 函数原型：stdlib.h，alloc.h。 原则上，使用malloc()函数申请的内存块，操作结束后，应及时使用free()函数予以释放。尤其是循环使用m

26、alloc()函数时，如果不及时释放不再使用的内存块，很可能很快就耗尽系统的内存资源，从而导致程序无法继续运行。 Return,9.4 字符串的指针和指向字符串的指针变量,字符串在内存中的起始地址称为字符串的指针，可以定义一个字符指针变量指向一个字符串。 9.4.1 字符串的表示与引用 在语言中，既可以用字符数组表示字符串，也可用字符指针变量来表示；引用时，既可以逐个字符引用，也可以整体引用。 1.逐个引用 案例9.8 使用字符指针变量表示和引用字符串。 /*案例代码文件名：AL9_8.C*/ main() char *string=”I love Beijing.”; for(; *stri

27、ng!=0; string+) printf(“%c”, *string); printf(“n”); 程序演示,程序运行结果： I love Beijing. 程序说明：char *string=I love Beijing.;语句 定义并初始化字符指针变量string：用串常量“I love Beijing.”的地址（由系统自动开辟、存储串常量的内存块的首地址）给string赋初值。 该语句也可分成如下所示的两条语句： char *string； string=I love Beijing.； 注意：字符指针变量string中，仅存储串常量的地址，而串常量的内容（即字符串本身），是存储在由

28、系统自动开辟的内存块中，并在串尾添加一个结束标志0。,2.整体引用 案例9.9 采取整体引用的办法，改写案例9.8。 /*案例代码文件名：AL9_9.C*/ /*程序功能：使用字符指针变量表示和引用字符串*/ main() char *string=”I love Beijing.”; printf(“%sn”,string); 程序演示 程序说明：printf(%sn,string);语句 通过指向字符串的指针变量string，整体引用它所指向的字符串的原理：系统首先输出string指向的第一个字符，然后使string自动加，使之指向下一个字符；重复上述过程，直至遇到字符串结束标志。,注意：

29、其它类型的数组，是不能用数组名来一次性输出它的全部元素的，只能逐个元素输出。 例如： int array10=; . printf(%dn,array); /*这种用法是非法的*/ . 3.字符指针变量与字符数组之比较 虽然用字符指针变量和字符数组都能实现字符串的存储和处理，但二者是有区别的，不能混为一谈。 （1）存储内容不同。 字符指针变量中存储的是字符串的首地址，而字符数组中存储的是字符串本身（数组的每个元素存放一个字符）。,（2）赋值方式不同。 对字符指针变量，可采用下面的赋值语句赋值： char *pointer; pointer=This is a example.; 而字符数组，虽

30、然可以在定义时初始化，但不能用赋值语句整体赋值。下面的用法是非法的： char char_array20； char_array=This is a example.; /*非法用法*/ （3）指针变量的值是可以改变的，字符指针变量也不例外；而数组名代表数组的起始地址，是一个常量，而常量是不能被改变的。 9.4.2 字符串指针作函数参数,案例9.10 用函数调用方式，实现字符串的复制。 /*案例代码文件名：AL9_10.C*/ /*/ /*string_copy()函数：复制一个字符串 */ /*形参：字符指针str_from接收源串，字符指针 str_to存储目标串 */ /*返回值：无 *

31、/ /*/ void string_copy(char *str_from, char *str_to) int i=0; for(; (*(str_to+i)=*(str_from+i)!=0; i+) ; /*循环体为空语句*/ main() char array_str120=”I am a teacher.”; char array_str220; string_copy(array_str1, array_str2); /*数组名作实参*/ printf(“array_str2=%sn”, array_str2); 程序演示,程序运行结果： I am a teacher. 程序说明：

32、for(; (*(str_to+i)=*(str_from+i)!=0; i+) ; 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。 Return,9.5 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

33、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) 案例9.11 某数理化三项竞赛训练组有3个人，找出其中至少有一项成绩不合格者。要求使用指针函数实现。/*案例代码文件名：AL9_11.C*/*/*seek()函数：判断是否有不合格成绩 */*形参：指向由3个int型元素组成的1维数组的行指针变量 */*返回值：(1)有不合格成绩，则返回指向本行首列的一个(列)指针； */* (2)没有有不合格成绩，返回值为指向下一行的一个(列)指针 */*/,int *seek( int (*pnt_row)3 ) int i=0, *pnt_col; /*定义一个(列)指

34、针变量pnt_col */ pnt_col=*(pnt_row+1); /*使pnt_col指向下一行之首(作标志用)*/ for(; i3; i+) if(*(*pnt_row+i)60) /*某项成绩不合格*/ pnt_col=*pnt_row; /*使pnt_col指向本行之首*/ break; /*退出循环*/ return(pnt_col); ,/*主函数main（）*/ main() int grade33=55,65,75,65,75,85,75,80,90; int i,j,*pointer; /*定义一个(列)指针变量pointer */ for(i=0; i3; i+) /

35、*控制每个学生*/ pointer=seek(grade+i); /*用行指针作实参，调用seek()函数*/ if(pointer=*(grade+i) /*该学生至少有一项成绩不合格*/ /*输出该学生的序号和各项成绩*/ printf(“No.%d grade list: ”, i+1); for(j=0; j3; j+) printf(“%d ”,*(pointer+j); printf(“n”); 程序演示 程序运行结果： No.1 grade list: 55 65 75,程序说明： （1） 主函数中的pointer=seek(grade+i);语句 调用seek()函数时，将实参

36、grade+i（行指针)的值，复制到形参pnt_row（行指针变量)中，使形参pnt_row指向grade数组的第i行。 （2）在指针函数seek()中： 1） pnt_col=*(pnt_row+1);语句 *(pnt_row+1)将行指针转换为列指针，指向grade数组的第i+1行第列，并赋值给（列）指针变量pnt_col。 2） if(*(*pnt_row+i)60)行 pnt_row是一个行指针，指向数组grade的第i行；*pnt_row使指针由行转换为列，指向数组grade的第i行列；*pnt_row+j的值还是一个指针，指向数组的第i行第j列；*(*pnt_rowj)是一个数据（

37、数组元素gradeij的值）。 Return,9.6 指针数组与主函数main()的形参,9.6.1 指针数组 1.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。 2.定义格式 数据类型 *数组名元素个数 注意：与行指针变量定义格式“(*行指针变量)”的差别。 案例9.12 有若干计算机图书，请按字母顺序，从小到大输出书名。解题要求：使用排序函数完成排序，在主函数中进行输入输出。/*案例代码文件名：AL9_12.C*/*程序功能：指针数组应用示例*/,/*/ /* sort()函数：对字符指针数组进行排序 */ /*形参：name字符指针

38、数组，count元素个数*/ /*返回值：无 */ /*/ void sort(char *name, int count) char *temp_p; int i,j,min; /*使用选择法排序*/ for(i=0; i0) /*存在更小的串*/ min=j; /*保存之*/ if(min!=i) /*存在更小的串，交换位置*/ temp_p=namei,namei=namemin,namemin=temp_p; ,/*主函数main()*/ main() char *name5=“BASIC”,”FORTRAN”,”PASCAL”,”C”,”FoxBASE”; int i=0; sort

39、(name,5); /*使用字符指针数组名作实参，调用排序函数sort()*/ /*输出排序结果*/ for(; i5; i+) printf(“%sn”,namei); 程序演示 程序运行结果： BASIC C FORTRAN FoxBASE PASCAL,程序说明： （1）实参对形参的值传递： sort( name , 5 )； void sort(char *name, int count) （2）字符串的比较只能使用strcmp()函数。形参字符指针数组name的每个元素，都是一个指向字符串的指针，所以有strcmp(namemin,namej)。 9.6.2 主函数main()的形参

40、 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。 案例9.13 用同一程序实现文件的加密和解密。约定：程序的可执行文件名为lock.exe， 其用法为：lock +|- ，其中“+”为加密，“-”为解密。 /*案例代码文件名：AL9_13.C*/ /*程序功能：带参主函数的应用示例*/,main(int argc, char *argv) char c; if (argc != 3) printf(参数个数不对！n); else c=*argv1;/*截取第二个实参字符串的第一个字符*/ switch(c) case +: /*执行加密*/ /*加密程序