c语言指针教程

.,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）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()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”,/*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。/*案例代码文件名：AL9_1.C*/main()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=程序演示,.,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：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：Inputthefirstnumber:9Inputthesecondnumber:6num1=9,num2=6min=6,max=9程序说明：（1）第5行的if语句如果*num1_p*num2_p（即num1num2），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;/*定义并初始化指针变量num1_p和num2_p*/int*num1_p=,.,printf(“Inputthefirstnumber:”);scanf(“%d”,num1_p);printf(“Inputthesecondnumber:”);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*/*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：Inputthefirstnumber:9Inputthesecondnumber:6num1=9,num2=6min=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*/*/voidexchange(int*pointer1,int*pointer2)inttemp;temp=*pointer1,*pointer1=*pointer2,*pointer2=temp;,.,/*主函数main()*/main()intnum1,num2,num3;/*从键盘上输入3个整数*/printf(“Inputthefirstnumber:”);scanf(“%d”,程序演示,.,程序运行情况：Inputthefirstnumber:9Inputthesecondnumber:6Inputthethirdnumber:12num1=9,num2=6,num3=12排序结果:12,9,6Return,.,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，intarray10,*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“intarray10,*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()intarray10,*pointer=array,i;printf(“Input10numbers:”);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+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：Input10numbers:0123456789array10:0123456789,.,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”,*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-pypxn：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、实参用数组名（4）形参用数组名、实参用指针变量,.,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：intarray34;（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，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“intarray34,*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()intarray34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;int(*pointer)4,row,col;pointer=array;printf(“Inputrow=”);scanf(“%d”,.,printf(“array%1d%1d=%dn”,row,col,*(*(pointer+row)+col);程序演示程序运行情况：Inputrow=1Inputcol=2array12=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()intarray34=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=array0;/*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，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(“Inputthenumberofelement:”);scanf(“%d”,/*exit()：终止程序运行，返回操作系统*/,.,/*提示输入num个数据*/printf(“Input%delements:”,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：Inputthenumberofelement:3Input3elements:1233elementsare: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malloc()用法：void*malloc(unsignedsize)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，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：voidfree(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malloc()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=”IloveBeijing.”;for(;*string!=0;string+)printf(“%c”,*string);printf(“n”);程序演示,.,程序运行结果：IloveBeijing.程序说明：char*string=IloveBeijing.;语句定义并初始化字符指针变量string：用串常量“IloveBeijing.”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=IloveBeijing.；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=”IloveBeijing.”;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：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：intarray10=;.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=Thisisaexample.;而字符数组，虽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：charchar_array20；char_array=Thisisaexample.;/*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*/*/voidstring_copy(char*str_from,char*str_to)inti=0;for(;(*(str_to+i)=*(str_from+i)!=0;i+);/*循环体为空语句*/main()chararray_str120=”Iamateacher.”;chararray_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：Iamateacher.程序说明：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)inti=0,*pnt_col;/*定义一个(列)指针变量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()intgrade33=55,65,75,65,75,85,75,80,90;inti,j,*pointer;/*定义一个(列)指针变量pointer*/for(i=0;i3;i+)/*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.%dgradelist:”,i+1);for(j=0;j3;j+)printf(“%d”,*(pointer+j);printf(“n”);程序演示程序运行结果：No.1gradelist:556575,.,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（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字符指针数组，count元素个数*/*返回值：无*/*/voidsort(char*name,intcount)char*temp_p;inti,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”;inti=0;sort(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：BASICCFORTRANFoxBASEPASCAL,.,程序说明：（1）实参对形参的值传递：sort(name,5)；voidsort(char*name,intcount)（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(intargc,char*argv)charc;if(argc!=3)printf(参数个数不对！n);elsec=*argv1;/*截取第二个实参字符串的第一个字符*/switch(c)case+:/*执行加密*/*加密程序段*/printf(执行加密程序段。n);