2010年高級語言程序設計知識點總結(5)

　　5.1 指針和指針變量

　　指針是程序設計語言的一個重要概念。指針在C程序中有以下多方面的作用：

　　(1)利用指針能間接引用它所指的對象。

　　(2)利用各種類型的指針形式參數(shù)，能使函數(shù)增加描述能力。

　　(3)指針與數(shù)組結合，使引用數(shù)組元素的形式更加多樣、訪問數(shù)組元素的手段更加靈活。

　　(4)指針能用來描述數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關系，以便構造復雜的數(shù)據(jù)結構。當一個數(shù)據(jù)A要關聯(lián)另一個數(shù)據(jù)B時，在數(shù)據(jù)A中增加一個指向數(shù)據(jù)B的指針就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)A關聯(lián)數(shù)據(jù)B.結合系統(tǒng)提供的動態(tài)分配存儲設施，又能構造出各種動態(tài)數(shù)據(jù)結構。轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　1.指針的基本概念

　　為了區(qū)別內(nèi)存的不同位置，內(nèi)存被分成字節(jié)，內(nèi)存的全部字節(jié)順序地賦予一個稱為地址的編號。程序中的變量將在內(nèi)存中占據(jù)一定的內(nèi)存字節(jié)，在這些字節(jié)中存儲的數(shù)據(jù)信息稱為變量的內(nèi)容。一個變量占用連續(xù)的若干個內(nèi)存字節(jié)時，最前面的一個字節(jié)的地址就作為該變量的地址。指針就是內(nèi)存地址，是變量的地址，或函數(shù)的入口地址。變量的地址在程序執(zhí)行時，起著非常重要的作用。當計算機在計算含有變量的表達式時，計算機按變量的地址取出其內(nèi)容，并按變量的地址將計算結果存入到變量占據(jù)的內(nèi)存中。如代碼：

　　int x=l;

　　x=x+2;

　　其中語句“x=x+2;”中的第一個x涉及到變量x占據(jù)的內(nèi)存，第二個 x是引用變量 x的內(nèi)容。該語句的意義是“取X的內(nèi)容，完成加上2的計算，并將計算結果存入變量X占據(jù)的內(nèi)存中。”

　　2.指針變量和它所指向的變量

　　在C語言中，地址也作為一種值，能被存儲、比較、賦值，并稱地址數(shù)據(jù)為指針類型，而稱存儲地址值的變量為指針變量，簡稱指針。C程序可用運算符&取變量的地址，如表達式&x

　　的值就是變量X的地址。程序除能按名引用變量外，也可利用變量的地址引用變量。按變量名引用變量稱為直接引用，而將變量A的地址存于另一變量B中，借助于變量B引用變量A稱為對A的間接引用。

　　3.指針變安的定義、初始化和引用

　　指針變量用于存放某個變量的地址。定義指針變量的一般形式為：

　　類型 * 指針變量名;轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　或

　　類型 * 指針變量名=初值表達式;

　　其中，指針變量名是標識符，指針變量名之前的符號“*”，表示該變量是指針類型的。而最前面的“類型”，表示該指針變量能指向變量或函數(shù)的類型。初值表達式是一個地址表達式，如表達式中有某變量的地址表達式，則這個變量應是前面已定義的。

　　在C語言中，當定義局部指針變量時，如未給它指定初值，則其值是不確定的。程序在使用它們時，應首先給它們賦值。誤用其值不確定的指針變量間接引用其它變量，會引起意想不到的錯誤。為明確表示指針變量不指向任何變量，在C語言中用0值表示這種情況，記為NULL.如

　　ip= NULL;

　　也稱指針值為0的指針變量為空指針。對于靜態(tài)的指針變量，如在定義時未給它指定初值，系統(tǒng)自動給它指定初值0.

　　指針變量取程序?qū)ο蟮?開始)地址值，不能將一個整型量或任何其它非地址值賦給一個指針變量。另外，指針變量對所指向的對象也有類型限制，不能將一個不能指向的對象的地址賦給指針變量。如有以下定義：

　　int i=100，j，*ip，*intpt;

　　float f，*fp;

　　以下代碼如注釋所敘。

　　iP=&i;/*使ip指向i*/

　　intpt=ip;/*使intpt指向ip所指變量*/

　　fp= &f;/*使fp指向正*/

　　ip=NULL;/*使 ip不再指向任何變量*/

　　5.2 指針變量的應用

　　1.指向變目的指針變量

　　當指針變量指向某個對象(它的值不是NULL)時，可以用

　　* 指針變量

　　引用指針變量所指向的對象。如語句：

　　ip=&i;

　　j=* ip;轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　實現(xiàn)將指針變量ip所指變量的內(nèi)容(即變量i的內(nèi)容)賦給變量j.其中，賦位號右邊的*ip 表示引用中所指變量的內(nèi)容。上述賦值等價于：

　　j=1;

　　語句

　　*ip=200;

　　實現(xiàn)向指針變量ip所指變量(即變量i)賦值200.其中，賦值號左邊的。ip表示引用ip所指變量。上述賦值等價于

　　i=200;

　　一般地，記號“* 指針變量名”與指針變量所指變量的“變量名”等價。要特別注意：指針變量之間的賦值，指針變量所指向的變量之間的賦值，這兩種賦值在表示方法上的區(qū)別。如語句

　　intpt=ip;

　　使兩個指針變量intpt與ip指向同一個對象，或都不指向任何對象(如果ip的值為NULL)。而語句

　　* intpt=*ip;

　　實現(xiàn)將ip所指變量的值賦給intpt所指的變量。這里要求中與intpt的值都不可以是NULL.通過指針變量引用它所指的變量，實際引用哪一個變量，取決于指針變量的值。改變指針變量的值，就是改變了它的指向。指針變量最主要的應用有兩個方面：一是讓指針變量指向數(shù)組的元素，以便逐一改變指針變量的指向，遍歷數(shù)組的全部元素;二是讓函數(shù)設置指針形式參數(shù)，讓函數(shù)體中的代碼通過指針形式參數(shù)引用調(diào)用環(huán)境中的變量或函數(shù)。

　　為正確使用指針變量和它所指向的對象，特指出以下幾點注意事項：

　　(1)指針變量定義與引用指針變量所指對象采用相似的標記形式(* 指針變量名)，但它們的作用與意義是完全不同的。在指針變量定義中(如int *ip;)，指針變量名之前的符號“*”說明其隨后的標識符是指針變量名。如果指針變量定義時帶有初始化表達式，如

　　int i， * ip=&i;

　　初始化表達式的地址是賦給指針變量本身，而不是指針變量所指對象(實際上，在初始化之前，指針變量還未指向任何對象)。

　　(2)通過指向變量i的指針變量ip引用變量三與直接按其名i引用變量i ，效果是相同的，凡直接按名可引用處，也可以用指向它的某個指針變量間接引用它。如有

　　int i， *ip=&i;

　　則凡變量i能使用的地方，*ip一樣能用。

　　(3)因單目運算符* 、&、++和——是從右向左結合的。要注意分清運算對象是指針變量、還是指針變量所指對象。如有轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　int i，j，*ip=&i;

　　語句

　　j=++*ip;

　　是指 ip所指向的變量(變量i)的內(nèi)容加1，加1后的值賦給變量j.也就是說，++*ip相當于++(*ip)。而語句j=*ip++;相當于語句j=*ip; ip++;這是因為先求值的是表達式 ip++，它的求值規(guī)則是，表達式的值為原來ip的位，然后ip的內(nèi)容增加了 1個單位。所以。 ip++的表達式值與*ip相同，并在*ip++求出表達式值的同時，指針變量ip增加了1個單位。這樣，ip不再指向變量i，這種情況常用在指針指向數(shù)組元素的情況，在引用數(shù)組某元素之后，自動指向數(shù)組的下一個元素。而語句j=(*ip)++;則是先引用ip所指向的對象，取ip所指向的對象的內(nèi)容賦給j，并讓中所指向的對象的內(nèi)容增加1個單位。轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　2.指向一維數(shù)組元素的指針變量

　　指針變量也能指向數(shù)組的元素。設有以下變量定義：

　　int a[100]，*p;

　　賦值運算p=&a[0]使p指向a[0].表示&a[0]還有更簡潔的方法，即數(shù)組名a.按約定，一維數(shù)組名表達式的值為數(shù)組存儲區(qū)域的開始地址，即數(shù)組首元素的指針。對指向數(shù)組元素的指針允許作有限的運算。設有代碼：

　　int *p，*q，a[100] ;

　　p=&a[10] ; q=&a[50] ;

　　(l)指向數(shù)組元素的指針可與整數(shù)進行加減運算。利用數(shù)組元素在內(nèi)存中順序連續(xù)存放的規(guī)定，和地址運算規(guī)則，有表達式 a+1為 a[1] 的地址，a+2為 a[2]的地址。一般地，表達式a+i為a[i]的地址。把這個結論應用于指向數(shù)組元素的指針，同樣地成立。若p的值為a[0]的地址，則表達式p+i的值為a[i]的地址?；蛘哒f，p+i的值為指向a[i]的指針值。若p指向數(shù)組元素 a[10]，則 p+n就表示指向數(shù)組元素 a[10+n]，這里n是任意的整數(shù)表達式。

　　一般地，當指針變量指向數(shù)組a的元素時，不論數(shù)組元素的類型是什么，指針和整數(shù)n進行加減運算時，總是根據(jù)所指元素的數(shù)據(jù)存儲字節(jié)長度 sizeof a[0] ，對n放大，保證加減n，使指針植向前或向后移動n個元素位置。轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　(2)當兩個指針指向同一個數(shù)組的元素時，允許兩個指針作減法運算。其絕對值等于兩指針所指數(shù)組元素之間相差的元素個數(shù)。如表達式&a[4O]-&a[0]的值為40.

　　(3)當兩個指針指向同一個數(shù)組的元素時，這兩個指針可以作關系比較(<，<=， ==，>，>=，!=)。若兩指針p和q指向同一個數(shù)組的元素，則p==q為真表示p，q指向數(shù)組的同一個元素;若p

　　利用運算符*可引用指針所指對象，*(a+i)表示引用a+i所指向的數(shù)組元素a[i] .這樣。(a+i)就是 a[i].對于指向數(shù)組元素的指針變量p，若p指向a[10]，*(p+i)表示引用p+i所指向的數(shù)組元素 a[10+i].

　　與用數(shù)組名和下橋引用數(shù)組元素的標記法相一致，指向數(shù)組元素的指針變量也可帶下標引用數(shù)組的元素，即*(p+i)也可寫成p[i] .但若p=&a[10]，則p[i]引用的是a[10+i]，p[2]引用的是a[8].

　　綜上所述，引用數(shù)組元素有以下多種形式：

　　(1)用數(shù)組元素的下標引用數(shù)組元素，如 a[5].

　　(2)利用數(shù)組名表達式的值是數(shù)組首元素指針的約定，可利用指針表達式間接引用數(shù)組元素，如*(a+i) .

　　(3)利用指向數(shù)組元素的指針變量，用它構成指向數(shù)組元素的指針表達式，并用該表達式引用數(shù)組元素。如*(p+i)或p[i].

　　這里要強調(diào)指出用數(shù)組名a表達數(shù)組元素指針與用指向數(shù)組元素的指針p來表達數(shù)組元素的指針，在實際應用上的區(qū)別：p是變量，其值可改變，如p++;而數(shù)組名a只代表數(shù)組a的首元素的指針，它是不可改變的，程序只能把它作為常量使用。

　　數(shù)組名表達式和指向數(shù)組元素指針表達式與數(shù)組元素的位置關系可用圖5.l來示意：

　　圖5.1指向數(shù)組元素的指針與數(shù)組元素位置之間的關系

　　3.指向字符串的指針變目

　　通常所說的字符串指針就是指向字符率某字符的字符指針。因字符率存儲于字符數(shù)組中，所以字符串指針也就是指向數(shù)組元素的指針。轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　為程序中引入的字符串常量提供存儲空間有兩種方法。一是把字符率常量存放在一個字符數(shù)組中。例如，

　　char s[]=“I am a string.”;

　　數(shù)組s共有15個元素，其中 s[14] 為'\0' 字符。對于這種情況，編譯程序根據(jù)字符串常量所需的字節(jié)數(shù)為字符數(shù)組分配存儲，并把字符串復寫到數(shù)組中，即對數(shù)組初始化。另一種方法是由編譯系統(tǒng)將字符串常量與程序中出現(xiàn)的其它常量一起存放在常量存儲區(qū)中。程序為了能訪問存于常量存儲區(qū)中的字符串常量，可用一個字符指針指向它的第一個字符。當字符串常量出現(xiàn)在表達式中時，系統(tǒng)將字符率常量放入常量存儲區(qū)，而把表達式轉(zhuǎn)換成字符指針，指向該字符串常量的第一個字符。因此，可在定義字符指針變量時給它初始化指向某字符串常量，或用字符申常量給字符指針變量賦值，這兩種方法都使字符指針指向字符串常量的第一個字符。例如，

　　char *cp1，*cp2=“I am a string”;/*定義字符指針變量，并賦初值*/

　　cp1=“Another string”;/* 先定義字符指針變量，然后按需要賦初值*/

　　上述代碼使字符指針變量cp2指向字符率常量“I am a string”的第一個字符I，使cpl指向字符串常量“Another string”的第一個字符 A.

　　4.指向二維數(shù)組中的某個一維數(shù)組的指針變量

　　如有一個二維數(shù)組，且指針變量所指的是二維數(shù)組中的一整行，則指針變量另有一些很有意義的性質(zhì)。設有二維數(shù)組為

　　int a[3][4]={{1，2，3，4}，{5，6，7，8 }，{ 9，10，11，12 }};

　　這里，數(shù)組a有3行4列。按行來看數(shù)組a，數(shù)組a有三個元素，分別為a[0]，a[1]，a[2].它們又分別是一個一維數(shù)組，各有4個元素。例如，a[0]所代表的一維數(shù)組為

　　a[0][0] 、a[0][l] 、a[0]p[2]， a[0][3].

　　一維數(shù)組名表達式的值是數(shù)組首元素(下標為0)的地址，二維數(shù)組名a表達式是a的首行a[0]的地址。一般地，a+i可以看作二維數(shù)組a的第i+1行的首地址。

　　因二維數(shù)組a能用a[0].a[1]、a[2] 分別表示它的各行，所以a[0]能表示用a[0]標記的 a的第一行的首元素 a[0][0] 的地址;a[1] 能表示用 a[l] 標記的 a的第二行的首元素 a[l][0] 的地址。一般地，a[i]能表示用 a[i]標記的a的第i+1行的首元素a[i][0]的地址。由于數(shù)組的開始地址與數(shù)組首元素的地址相同，這樣，a+i與a[i]應有相同的值，但它們的意義不同，a+i表示用a[i]標記的a的第i+1行的首地址，a[i]表示用a[i]標記的a的第i+l行的首元素a[i][0]的地址。另外，因a[i]可寫成*(a+i)，所以a+i與*(a+i)也有不同意義，而值相等。a[i]或*(a+i) 表示二維數(shù)組a的元素a[i][0]的地址，即&a[i][0].根據(jù)地址運算規(guī)則，a[i]+j即代表數(shù)組a的元素a[i][j]的地址，即&a[i][j].因a[i]與*(a+i)等價，所以*(a+i) +j也與&a[i][j]等價。

　　由二維數(shù)組元素a[i][j]的地址有多種表示形式，數(shù)組元素a[i][j]也有以下三種等價表示形式：*(a[i]+j)、*(*(a+i)+j)、(*(a+i))[i].特別是對于a[0][0]，它的等價表示形式有*a[0]和**a.數(shù)組元素a[i][j]的地址也有三種等價的表示形式：a[i]+j、*(a+i)+j、&a[i][j] .

　　也可以定義指向二維數(shù)組中某行由若干個元素所組成的一維數(shù)組的指針變量。如代碼

　　int (*p)[4];

　　定義指針變量p能指向一個由四個int型元素組成的數(shù)組。指針變量p不同于前面介紹的指向整型變量的指針。在那里，指向整型變量的指針變量指向整型數(shù)組的某個元素時，指針增減1運算，表示指針指向數(shù)組的下一個或前一個元素。在這里，p是一個指向由四個整型元素組成的數(shù)組，對p作增減1運算，就表示向前進或向后退四個整型元素。用例子說明指向由若干個元素所組成的數(shù)組指針的用法，如有變量定義

　　int a[3][4]，(*p)[4] ;轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　則賦值p=a+l，使p指向二維數(shù)組a的第二行，表達式p+l的值為指向二維數(shù)組a的第三行。同二維數(shù)組元素的地址計算規(guī)則相對應，若 P=a+1，則*p+j指向a[l][j];*(p+i) +j，或者p[i]則指向數(shù)組a的元素a[i+l][j].二維數(shù)組名和指向數(shù)組的指針與數(shù)組元素位置之間的關系如圖5.2所示。

　　5.3 指針數(shù)組和多級指針

　　1.指針數(shù)組

　　當數(shù)組元素類型為某種指針類型時，該數(shù)組就是指針數(shù)組。指針數(shù)組的定義形式為

　　類型說明符 *數(shù)組名[常量表達式] ;

　　例如，

　　int *p[10] ;

　　定義指針數(shù)組p的每個元素都是能指向int型數(shù)據(jù)的指針變量，p有10個元素，它們是p[0] 、p[l]、…、p[9].和一般的數(shù)組定義一樣，數(shù)組名p也可作為p[0]的地址。

　　在指針數(shù)組的定義形式中，由于“[ ]”比“*”的優(yōu)先級高，使數(shù)組名先與“[]”結合，形成數(shù)組的定義，然后再與數(shù)組名之前的“*”結合，表示此數(shù)組的元素是指針類型的。注意，在“*”與數(shù)組名之外不能加上圓括號，否則變成指向數(shù)組的指針變量。

　　引人指針數(shù)組的主要目的是便于統(tǒng)一管理同類的指針。如利用指針數(shù)組能實現(xiàn)對一組獨立的變量以數(shù)組的形式對它們作統(tǒng)一處理。如有以下定義：

　　in a，b，c，d，e，f;

　　int *apt[]={&a，&b，&c，&d，&e，&f};

　　下面的循環(huán)語句能順序訪問獨立的變量a、b 、c、d、e、f;

　　for( k=0; k<6;k++)

　　printf(“%d\t”，*apt[k]);/*其中*apt[k]可寫成**(apt+k)*/

　　當指針數(shù)組的元素分別指向二維數(shù)組各行首元素時，也可用指針數(shù)組引用二維數(shù)組的元素。以下代碼說明指針數(shù)組引用二維數(shù)組元素的方法。設有以下代碼：

　　int a[10][20] ，i;

　　int *b[10];

　　for(1=0;i<10;i++)/*b[i]指向數(shù)組元素a[i][0]*/

　　b[i]=&a[i][0] ;

　　則表達式a[i][j]與表達式b[i][j]引用同一個元素，即從指針數(shù)組方向來看，因b[i]指向元素a[i][0]，*(b[i]+j)或 b[i][j]引用元素a[i][j].

　　另外，當指針數(shù)組的元素指向不同的一維數(shù)組的元素時，也可通過指針數(shù)組，如同二維數(shù)組那樣引用各一維數(shù)組的元素。如以下代碼所示：

　　char w0[ ]=“Sunday”，w1[ ]=“Monday”，w2[ ]=“Tuesday”，

　　w3[ ]=“Wednesday”， w4[ ]=“Thursday”， w5[ ]=“Friday”，

　　w6[ ]=“saturday”;

　　char *wName[ ]={w0，wl，w2，w3，w4，w5，w6 };

　　則語句for(i=0;i<=6;i++)

　　printf(“%s\n”， wName[i]);轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　輸出星期的英文名稱。代碼wName[2][4]引用字符w2[4]，其值為'd'.

　　以下例子把一維數(shù)組分割成不等長的段，通過指針數(shù)組，把一維數(shù)組當作二維數(shù)組來處理。

　　# include

　　# define N 8

　　int p[N*(N+l)/2]，i，j，*pt[N] ;

　　void main()

　　{ for(pt[0]=p， i=l;i

　　pt[i]=pt[i-1]+i;

　　for(i=0; i

　　pt[i][0]=pt[i][i]=l;

　　for(j=l;j

　　pt[i][j]=pt[i-1][j-1]+pt[i-1][j];

　　}

　　for(i=0;i< N; i++) {

　　printf(“%*c”，40-2*i，'');轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　for(j=0; j<=i ;j++)

　　printf(“%4d”， pt[i][j]) ;

　　printf(“\n”);

　　}

　　}

　　程序產(chǎn)生如下形式的二項式系數(shù)三角形：

　　1

　　1 1

　　1 2 1

　　1 3 3 1

　　1 4 6 4 1

　　1 5 10 1O 5 1

　　1 6 15 20 15 6 1

　　1 7 21 35 35 21 7 1

　　2.多級指針

　　當指針變量pp所指的變量ip又是一種指針時，呷就是一種指向指針的指針，稱指針變量如是一種多級指針。定義指向指針變量的指針變量的一般形式為

　　數(shù)據(jù)類型 * *指針變量名;

　　例如，

　　int * *pp，*ip ，i ;轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　ip=&i;

　　pp=&ip;

　　定義說明pp是指向指針的指針變量;它能指向的是這樣一種指針對象，該指針對象是能指向int型的指針變量。如上述代碼讓pp指向指針變量ip，中指向整型變量i.

　　多級指針與指針數(shù)組有密切的關系。若有指針數(shù)組：

　　char * lines[ ]= {“ADA”，“ALGOL”，“C”，“C++”，“FORTRAN”，“PASCAL” };

　　則lines指針數(shù)組的每個元素分別指向以上字符串常量的首字符。在這里數(shù)組名lines可以作為它的首元素lines[0]的指針，lines+k是元素 lines[k]的指針，由于lines[k] 本身也是指針，所以表達式 lines+k的值是一種指針的指針。如有必要還可引入指針變量cp，讓它指向數(shù)組lines的某元素，如cp=&lines[k].這樣，cp就是指向指針型數(shù)據(jù)的指針變量。在這里，cp是指向字符指針的指針變量，它應被定義成：

　　char * *cp;

　　為了定義這樣的 cp，它的前面有兩個*號。由于*自右向左結合，首先是“* cp”表示 cp是指針變量，再有**cp表示cp能指向的是某種指針類型，最后“char * *cp”表示指針變量cp能

　　指向字符指針數(shù)據(jù)對象。如果有賦值cp=& lines[l]，讓它指向數(shù)組元素lines[1]，則* cp引用 lines[1]，是一個指針，指向字符串“ALGOL”的首字符。* *cp引用lines[1][0]，其值是字符'A'.下面的代碼實現(xiàn)順序輸出指針數(shù)組lines各元素所指字符串：轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　for(c=lines;cp

　　Printf(“%s\n”，*cp);

　　設有數(shù)組a[]和指針數(shù)組pt[]有以下代碼所示的關系：

　　int a[]= {2，4，6，8，10 };

　　int *pt[]={&a[3]，&a[2]，a[4]，&a[0]，&[1]};

　　int * *p;轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　下面的代碼利用指針數(shù)組pt[]和指針的指針p，遍歷數(shù)組a[]：

　　for( p=pt; p

　　printf(“%d\t”，* *p);

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