计算机二C语言程序设计第.ppt

第9讲指针 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 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 例 inta a 12 变量a内的 内容 变量值 是12 变量值可由键盘等方法录入a变量的地址 a 是3000 变量的地址 a是编译时系统统一编码赋予的 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 intnum 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 num 的执行过程是这样的 用变量名num作为索引值 检索符号表 找到变量num的起始地址3000 然后将键盘输入的值 假设为12 送到内存单元3000至3003中 此时 变量num在内存中的地址和值 如图9 1所示 2 printf num d n num 的执行过程 与scanf 很相似 首先找到变量num的起始地址3000 然后从3000至3003中取出其值 最后将它输出 2 间接访问 通过另一变量访问该变量的值 语言规定 在程序中可以定义一种特殊的变量 称为指针变量 用来存放其它变量的地址 例如 假设定义了这样一个指针变量p 它被分配到4000至4003单元 其值可通过赋值语句 p num 得到 此时 指针变量p的值就是变量num在内存中的起始地址3000 如图9 2所示 见下一页 通过指针变量p存取变量num值的过程如下 首先找到指针变量p的地址 4000 取出其值3000 正好是变量num的起始地址 然后从3000至3003中取出变量num的值 3 3 两种访问方式的比较两种访问方式之间的关系 可以用某人甲 系统 要找某人乙 变量 来类比 一种情况是 甲知道乙在何处 直接去找乙就是 即直接访问 另一种情况是 甲不知道乙在哪 但丙 指针变量 知道 此时甲可以这么做 先找丙 从丙处获得乙的地址 然后再找乙 即间接访问 main intnum 12 int p p是专门用于存放其他变量 num 地址的变量 存放整型变量地址 p p num的首地址是3000 将num地址装入了指针变量p 40004003 3000 12 p num 30003003图9 2 p num的首地址是3000p指向了 首地址为3000 变量num 4 指针与指针变量 1 指针 即地址 指针变量的值 称为指针 这个值是其他变量的地址 一个变量的地址称为该变量的指针 通过变量的指针能够找到该变量 2 指针变量 专门用于存储其它变量地址的变量指针变量p的值就是变量num的地址 指针与指针变量的区别 关系 就是变量值与变量 名 的区别 关系 3 为表示指针变量和它指向的变量之间的关系 用指针运算符 表示 例如 指针变量p与它所指向的变量num的关系 在上例中 表示为 p 即 p等价于变量num 而p等价于变量 将3赋给指针变量p所指向的变量 Return 指针变量的概念与小结 指针 变量a的地址 称为变量a的指针 即1 对指针变量 定义语句中各符号的说明类型符号 说明p是指针变量基类型符号int 说明p存储整型变量的地址 基类型 用于指针运算时的步长单位 稍后可见 变量名 p 不要用 P 作变量名 符号 只是类型说明 2 对指针变量 引用语句中各符号的说明常用运算符号 printf d p 引用 3 对于指针变量的符号 出现在不同位置 其作用不同 1 定义中 说明所定义的变量是指针变量 2 引用中 是指针运算符 取指针变量指向的变量的数值 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 案例代码文件名 AL9 1 C includemain intnum int 12 p int 定义一个指向int型数据的指针变量p int floatnum f 3 14 p f 定义一个指向float型数据的指针变量p f charnum ch p p ch 定义一个指向char型数据的指针变量p ch p int AL9 1 C 程序演示 3000 12 p int p int 30003003图9 2 num int 40004003 程序运行结果 num int 12 p int 12num f 3 14 p f 3 14num 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星号 指针变量的定义标识符 外 其余一样 基 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 num int num f num ch的结果 分别为变量num int num f num ch的地址 注意 指针变量只能存放指针 地址 且只能是相同类型变量的地址 例如 指针变量p int p f p ch 只能分别接收int型 float型 char型变量的地址 否则出错 3 后三行的输出语句 指针运算 使用直接访问和间接访问两种方式 分别输出变量num int num f num ch的值 注意 这三行出现在指针变量前的星号 是指针运算符 访问指针变量所指向的变量的值 而非指针定义标识符 理解 如果已定义point1是指向变量a的指针变量 inta 12 point1 point1 3 point1 即a point1 等价 point1 案例9 2 使用指针变量求解 输入2个整数 按升序 从小到大排序 输出 案例代码文件名 AL9 2 C main intnum1 num2 int num1 p AL9 2 C 程序演示 程序运行情况 Inputthefirstnumber 9 Inputthesecondnumber 6 num1 9 num2 6min 6 max 9num1 9 num2 6程序说明 1 第5行的if语句如果 num1 p num2 p 即num1 num2 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 d n num1 p num2 p 语句 通过指针变量 间接访问变量的值 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 voidexchange int pointer1 int pointer2 inttemp temp pointer1 pointer1 pointer2 pointer2 temp 主函数main main intnum1 num2 int num1 p AL9 3 C 程序演示 案例9 3 与 案例9 2 的主要区别是通过函数exchange 的调用 交换2个形参指针变量所指向的变量的值 功能 在函数exchange 的调用中 实参把地址传给形参 形参指针变量所指向的 变量 存储单元地址与实参指针变量所指向的 变量 存储单元地址是同一单元 其效果是 交换2个形参指针变量所指向的变量的值 实参指针变量所指向的变量的值也随之交换 原因是 实参 形参指向的是同一地址单元 num2 p num2 pointer2 num2 num2 6 num1 p num1 pointer1 num1 num1 8 函数的调用时 把实参指针变量的值 地址 传给了形参指针变量 形 实二者指向的是同一地址单元 图9 5 调用函数exchange 之前 之时 结束时和结束后的情况 如图所示 见前一页 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量的值 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 intarray 10 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通过指针引用数组元素如果有 inta 10 p a 则 1 p i和a i都是数组元素a i 的地址 如图9 6 见下一页 所示 实际地址为p i d d为每个数组元素所占的字节数 2 p i 和 a i 就是数组元素a i 实际上 在编译时 对数组元素a i 就是处理成 a i 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 p i 等价于 p i 注意 p 1指向数组的下一个元素 而不是简单地使指针变量p的值 1 其实际变化为p 1 size size为一个元素占用的字节数 例如 假设指针变量p的当前值为1000 则p 1为1000 1 4 1004 而不是1001 如图9 6 见下一页 所示 元素起始地址a 0 1000a 1 1004a 2 1008a 3 1012a i 1016a 5 1020a 6 1024a 7 1028a 8 1032a 9 1036 a数组 如果有 inta 10 p a 则 1 p i和a i都是数组元素a i 的地址 如图所示 实际地址为p i d d为每个数组元素所占的字节数 2 p i 和 a i 就是数组元素a i 实际上 在编译时 对数组元素a i 就是处理成 a i 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 p i 等价于 p i 有条件 p a 等价元素a i p1000 p 1 a 1 图9 6 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 includemain intarray 10 p array i printf Input10numbers for i 0 i 10 i scanf d p i 使用指针变量来输入数组元素的值 printf array 10 for i 0 i 10 i printf d p i 使用指向数组的指针变量输出数组元素的值 printf n AL9 5 C 程序演示 程序运行情况 Input10numbers 0123456789 array 10 0123456789 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 px n px px px px px py px n 将指针从当前位置向前 n 或回退 n n个数据单位 而不是n个字节 显然 px px和px px是px n的特例 n 1 px py 两指针变量的值之差 其意义是两指针之间的数据 数组元素的 个数 而不是指针的地址之差 思考题 若有以下定义和语句 且0 i 10 则对数组元素的错误引用是 inta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 int p a i A a i Ba p a Cp iD a i 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px py的值为1 9 3 3再论数组名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 实参用数组名 4 形参用数组名 实参用指针变量 2007年4月 1 有以下程序voidf int q inti 0 for i 5 i q main inta 5 1 2 3 4 5 i f a for i 0 i 5 i printf d a i 程序运行后的输出结果是 A 2 2 3 4 5 B 6 2 3 4 5 C 1 2 3 4 5 D 2 3 4 5 6 2007年4月 2 以下程序的输出结果是 intfun int x intn if n 0 returnx 0 elsereturnx 0 fun x 1 n 1 main inta 1 2 3 4 5 6 7 printf d n fun a 3 10 2007年9月 1 若在定义语句 inta b c p 2007年9月 2 有以下程序 includevoidfun int a intn 函数功能是将a所指数组元素从大到小排序 intt i j for i 0 i n 1 i for j i 1 j n j if a i a j t a i a i a j a j t main intc 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 i fun c 4 6 for i 0 i 10 i printf d c i printf n 程序运行的结果是A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 B 0 9 8 7 6 5 1 2 3 4 C 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 D 1 2 3 4 9 8 7 6 5 0 2007年9月 3 有以下程序 includevoidfun intn int p intf1 f2 if n 1 n 2 p 1 else fun n 1 程序的运行结果是A 2B 3C 4D 5 2008年4月 1 以下定义语句中正确的是A inta b 0 B charA 65 1 b b C floata 1 b 程序运行的结果是A y 0B y 1C y 2D y 3 2008年4月 3 有以下程序 includevoidfun int s intn1 intn2 inti j t i n1 j n2 while i j t s i s i s j s j t i j main inta 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 k fun a 0 3 fun a 4 9 fun a 0 9 for k 0 k 10 k printf d a k printf n 程序运行得结果是A 0987654321B 4321098765C 5678901234D 0987651234 2008年4月 4 以下程序的输出结果是 35 includevoidswap int a int b int t t a a b b t main inti 3 j 5 p 2008年4月 5 以下程序的输出结果是 4 includemain inta 5 2 4 6 8 10 p p a p printf d p 2008年9月 1 若有定义语句 doublex 5 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 p x 则错误引用x数组元素的是A pB x 5 C p 1 D x2 以下程序的输出结果是 9 includemain intj a 1 3 5 7 9 11 13 15 p a 5 for j 3 j j switch j case1 case2 printf d p break case3 printf d p 9911 2008年9月 3 以下程序的输出结果是 10 include defineN5intfun int s inta intn intj s a j n while a s j j returnj main ints N 1 intk for k 1 k N k s k k 1 printf d n fun s 4 N 3 2009年3月 1 若有定义语句 doublex y px py 执行了px 2009年3月 2 有以下程序 includevoidfun int a int b int c c a a b b c main intx 3 y 5 p 程序运行后输出的结果是A 3 5 5 3B 3 5 3 5C 5 3 3 5D 5 3 5 3 2009年3月 3 有以下程序 includevoidf int p int q main intm 1 n 2 r 程序运行后的输出结果是A 1 3B 2 3C 1 4D 1 2 2009年3月 4 以下函数按每行8个输出数组中的数据 includevoidfun int w intn inti for i 0 i n i printf d w i printf n 下划线出应填入的语句是A if i 8 0 printf n B if i 8 0 continue C if i 8 0 printf n D if i 8 0 continue 2009年3月 5 若有以下定义intx 10 pt x 则对数组元素的正确引用是A x 10 B x 3 C pt 10 D pt 3 2009年3月 6 有以下程序 includeintb 2 intfun int k b k b return b main inta 10 1 2 3 4 5 6 7 8 i for i 2 i 4 i b fun 程序运行后的输出结果是A 1012B 810C 1028D 1016 2009年9月 1 有以下程序 includemain intm 1 n 2 p 程序运行后的输出结果是A 1 2 1 2B 1 2 2 1C 2 1 2 1D 2 1 1 2 9 3 42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 inta 3 4 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 1 从2维数组角度看 数组名a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 a i 行指针值 指向2维数组的第i行 a i 等价于a i 列 指针值 指向第i行第 列 控制由行转为列 但仍为指针 a i 数组元素a i 0 的值 用a作指针访问数组元素a i j 的格式 a i j 注意 行指针是一个 级指针 如图所示 2 从1维数组角度看 数组名a和第1维下标的每一个值 共同构成一组新的1维数组名a 0 a 1 a 2 它们均由4个元素组成 a 0 a 0 1 a 0 3 语言规定 数组名代表数组的地址 所以a i 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 a i j 列 指针值 指向数组元素a i j a i j 数组元素a i j 的值 如果有 inta 3 4 p a 0 则p 1指向下一个元素 如图所示 用p作指针访问数组元素a i j 的格式 p 每行列数 j 2 行指针变量 指向由n个元素组成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 inta 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 int pointer 4 row col pointer a printf Inputrow scanf d 程序运行情况 Inputrow 1 Inputcol 2 array 1 2 7思考题 本题也可以直接使用数组名a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 inta 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 int pointer row col 定义一个 列 指针变量pointer pointer a 0 给 列 指针变量pointer赋值 printf Inputrow scanf d 程序演示 3 2维数组指针作函数参数一维数组的地址可以作为函数参数传递 多维数组的地址也可以作为函数参数传递 在用指针变量作形参以接受实参数组名传递来的地址时 有两种方法 用指向变量的指针变量 用指向一维数组的指针变量 2008年9月 1 有以下程序 includeintfun int s 4 intn intk intm i m s 0 k for i 1 im m s i k returnm main inta 4 4 1 2 3 4 11 12 13 14 21 22 23 24 31 32 33 34 printf d n fun a 4 0 程序的运行结果是A 4B 34C 31D 32 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 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 includemain int