C语言程序设计教程课件 第8章-指针

第8章指针第8章指针本章主要内容 1.指针的概念 2.指针与变量的关系 3.指针的使用方法和运算 4.指针的作用 5.指针与函数的关系 6.指针与数组的关系8.1指针的概念重要概念：

指针也是变量。

指针变量只能存放变量的地址。

指针变量也分别有不同的类型，用来保存不同类型变量的地址。变量存储的概念：假设有：inti=−5;

charch='A';

floatx=7.34;

各变量占用内存单元的概念

情况如图所示：8.1指针的概念8.1.1指针变量的定义

指针变量的定义形式：

[存储类型]数据类型*指针变量名[=初始值];如：inta,*p=&a;

p为指向整型变量的指针，p指向了变量a的地址。

char*s=NULL;

s为指向字符型变量的指针，p指向一个空地址。

float*t;

t为指向单精度浮点型变量的指针。8.1指针的概念基本概念：

指针变量的值是某个变量的地址。

地址是内存单元的编号，每一个在生命周期内的变量在内存中都有一个地址，该地址不会因为其变量值的变化而变化。

内存单元编号通常用无符号的长整型表示，亦即指针变量的值是无符号的长整型。

特别提示：要区分指针变量所指的值和变量的值。8.1指针的概念8.1.2指针变量的使用

必须先将指针与变量的地址相关联，然后才能使用指针。

关联方式：①初始化；②赋值

赋值格式：

<指针变量名>＝&<普通变量名>;例如：inti,*p;

p=&i;或：

inti,*p=&i;

——→初始化方式

关联结果：指针p指向了变量i,(变量i的地址赋给了指针p)。若：int*p=NULL;则表示p不指向任何存储单元。8.1指针的概念

指针的引用格式：

①*指针变量名——代表所指变量的值；②指针变量名——代表所指变量的地址。例如：

inti,*p;

floatx,*t;

p=&i;

/*指针p指向了变量i的地址*/

t=&x;

/*指针t指向了变量x的地址*/

*p=3;

/*相当于i=3*/

*t=12.34;

/*相当于x=12.34*/8.1指针的概念对于：inti,*p;

floatx,*t;

p=&i;

t=&x;

*p=3;

*t=12.34;

变量及指针的存储关系示意图如图所示：8.1指针的概念对于：inti,*p;

floatx,*t;

p=&i;

t=&x;

*p=3;

*t=12.34;

变量i的地址：p、&i、&(*p)

变量i的值：*p、i、*(&i)小结8.1指针的概念8.1.3指针变量与简单变量的关系

变量的地址值是有系统分配的，不允许改变。

改变变量值的途径有3个。例1：阅读程序example8_1.c，了解简单变量与指针的关系。例2：阅读程序，分析程序错误的原因。/*example8_2.c,有问题的程序*/#include<stdio.h>intmain(){int*p,*s,a;a=*p+*s;printf("a=%d\n*p=%lu\n*s=%lu",a,p,s);return0;}

将程序放到不同的环境下运行，观察结果，思考。8.2指针的运算

对指针的运算，实际是对地址进行操作。8.2.1指针的算术运算

指针的运算通常只限于：算述运算符：+、−、++、−−。关系运算符：<、<=、>、>=、!=、==、

①+、++代表指针向前移（地址编号增大）。

②−、−−代表指针向后移（地址编号减小）。设p、q为某种类型的指针变量，n为整型变量。则：p+n、p++、++p、p−−、−−p、p−q的运算结果仍为指针。8.2指针的运算若有：inta=3,*p=&a;假设a的地址为3000，则p=3000。变量a与指针p的存储关系如图(a)所示。执行语句：p＝p+1；后，指针p向前移动一个位置。如果a是用2个字节，则p的值为3002，如图(b)所示；如果a占用4个字节，则p的值为3004，如图(c)所示。注意：指针p指向下一个单元，但*p的值未知。8.2指针的运算例3：

阅读【例8-3】的程序example8_3.c，了解指针的值的变化。#include<stdio.h>intmain(){inti=108,*pi=&i;doublef=12.34,*pf=&f;longk=123,*pk=&k;printf("1:---------------------------------\n");printf("变量i的值:\t\t变量i的地址：\n");printf("*pi=%d,\t\tpi=%lu\n",*pi,pi);printf("变量i下一单元的值:\t下一单元的地址：\n"); printf("*(pi+1)=%d,\tpi+1=%lu\n",*(pi+1),pi+1); /*未知单元的值*/printf("2:---------------------------------\n");printf("变量f的值:\t\t变量f的地址：\n");

<见后页>

8.2指针的运算<接前页> printf("*pf=%f,\t\tpf=%lu\n",*pf,pf); printf("变量f下一单元的值:\t下一单元的地址：\n");pf++;printf("*(pf++)=%lf,\t(pf++)=%lu\n",*pf,pf);/*未知单元的值*/printf("3:---------------------------------\n");printf("变量k的值:\t\t变量k的地址：\n");printf("*pk=%ld,\t\tpk=%lu\n",*pk,pk);printf("变量k上一单元的值:\t上一单元的地址：\n");pk--;printf("*(pk--)=%ld,\t(pk--)=%lu\n",*pk,pk);/*未知单元的值*/return0;}思考和分析程序的运行结果8.2指针的运算8.2.2指针的关系运算

指针的关系运算常用于比较两指针是否指向统一变量。假设有：inta,*p1,*p2;

p1=&a;则：p1==p2的值为0（假）。例4：阅读【例8-4】程序example8_4.c，了解指针变量的关系运算。

#include<stdio.h> intmain() { inta,b,*p1=&a,*p2=&b; printf("Theresultof(p1==p2)is%d\n",p1==p2); p2=&a; printf("Theresultof(p1==p2)is%d\n",p1==p2);return0; }思考和分析程序的运行结果8.3指针与数组的关系重要概念：

C语言规定：数组名就是数组的首地址。

数组元素在内存中是连续存放的。引申：

指针可以指向数组元素的地址，也可以指向数组名。8.3.1指向一维数组的指针若有：inta[5],*p;

p=a;

8.3指针与数组的关系指针p与数组a的存储关系如图所示：a、&a[0]都是数组的首地址。8.3指针与数组的关系若有：inta[5],*p;

p=a;

则：

表示数组a的地址：p、a、&a[0]。

引用数组元素a[i]：*(a+i)、*(p+i)、a[i]、p[i]。思考：

a[1]的地址描述；

a[i]的地址描述；数组元素a[1]的引用；数组元素a[i]的引用。（指针与一维数组的关系参见表8-2）小结8.3指针与数组的关系例5：阅读【例8-5】的程序

，了解指针与数组的关系，学会正确使用指针。#include<stdio.h>intmain(){inta[2]={1,2},i,*pa;charch[2]={'a','b'},*pc;pa=a;pc=&ch[0];printf("1：--------------------------\n");for(i=0;i<5;i++)printf("a[%d]=%d,ch[%d]=%c\n",i,a[i],i,ch[i]);<见后页>

8.3指针与数组的关系例5：阅读【例8-5】的程序

，了解指针与数组的关系，学会正确使用指针。<接前页>

printf("2：--------------------------\n");for(i=0;i<5;i++)printf("*(pa+%d)=%d,pc[%d]=%c\n",i,*(pa+i),i,pc[i]);printf("3：--------------------------\n");for(i=0;i<5;i++)printf("*a[%d]=%ld,*ch[%d]=%ld\n",i,pa+i,i,ch+i);return0;}

思考与分析程序的运行结果。8.3指针与数组的关系

注意：指向数组的指针和指向简单变量的指针的区别。例6：阅读【例8-6】的程序，了解指向数组的指针和指向变量的指针的关系。#include<stdio.h>intmain(){inta1=123,a2=234,a3=345,i;int*p1,*p2,*p3;intas[3]={1,2,3},*ps;p1=&a1;p2=p1+1;p3=p2+1;<见后页>8.3指针与数组的关系例6：阅读【例8-6】的程序，了解指向数组的指针和指向变量的指针的关系。<接前页>printf("p1=%lu\np2=%lu\np3=%lu\n",p1,p2,p3);printf("a1=%d\na2=%d\na3=%d\n",a1,a2,a3);printf("*p1=%d\n*p2=%d\n*p3=%d\n",*p1,*p2,*p3);ps=as;for(i=0;i<3;i++)printf("ps[%d]=%d\n",i,ps[i]);return0;}

思考与分析程序的运行结果。8.3指针与数组的关系8.3.2指向多维数组的指针

对多维数组而言，数组名同样代表着数组的首地址。若有：inta[3][4];则：数组首地址的表示：a、a[0]、&a[0][0]它们的区别：

a代表的是“行指针”，指向具有4个元素的指针；

a[0]、&a[0][0]代表的是第1个元素的地址。因此，若有：inta[3][4],*p;则p=a[0];或p=&a[0][0];是将指针p指向数组的首地址。请注意：

p=a;这个语句在概念上容易混淆，有些编译时会有警告提示：“SuspiciousPointerConversion”；应避免这种情况。8.3指针与数组的关系对于inta[3][4],*p=a[0];指针p的使用方法同一维数组的指针。p++的结果为指向下一个元素的地址。

指针p与数组的地址关系：p=a+1

→移到下一行的地址p=a[0]+1p=&a[0][0]+1p=p+1p++

指针p与二维数组a的关系详见表8-4移到下一个元素的地址8.3指针与数组的关系例7：阅读【例8-7】的程序example8_7.c，了解指针与二维数组地址的关系。思考和分析程序的运行结果。

分析程序中指针变量、数组名之间的地址关系，掌握指针与二维数组的联系。8.3指针与数组的关系例8：阅读【例8-8】的程序example8_8.c，了解指针与数组元素的关系。思考和分析程序的运行结果。

分析程序中用指针引用数组元素的表达式。

结论：①引用同一个数组元素，有多种不同的方法。②使用时选择一种自己认为最合适的。8.3指针与数组的关系

C语言还提供了一个指向多个元素的指针，它具有与数组名相同的特征，可以更方便地用指针来处理数组。

指向多个元素指针的定义形式为：

数据类型(*指针变量名)[N];其中，N是一整型常量。例如：

int(*p)[4];/*指向具有4个整型元素的数组*/float(*pt)[3];/*指向具有3个浮点型元素的数组*/若有：p＝p+1;，则p的值增加16。pt=pt+1;，则p的值增加12。

理解关键点：将多个元素视为一个整体。8.3指针与数组的关系例9：阅读【例8-9】的程序example8_9.c，了解指向简单变量的指针p和指向多个元素的指针t的特性。掌握它们的使用方法。思考和分析程序的运行结果。

注意程序中指针p与指针t的不同特性。例10：阅读【例8-10】的程序example8_10.c，了解用指针引用数组元素的方法。思考和分析程序的运行结果。8.3指针与数组的关系8.3.3字符指针

指向字符型变量的指针具有另外的特性。如：char*sp;sp可以指向字符、字符数组，也可以指向一个字符串。如有：

char*sp="Howareyou?";

char*cp;cp=sp;则：指针sp和cp之间的关系如图示。8.3指针与数组的关系若有：char*sp="Howareyou?";

引用字符串中某个字符，可以通过以下两种方式。 ①*(sp+i) ②sp[i]注意：

上面的第②种情况：sp并不是数组。

如果用字符指针指向了某个字符串时，可以像引用数组元素那样，用sp[i]来引用字符串中的字符；但不可以改变字符串中sp[i]所代表的这个字符。

如果改变指针变量的值，实际上是改变了指针的指向。8.3指针与数组的关系例11：阅读【例8-11】的程序example8_11.c，了解字符指针输出数组中的字符方法。思考和分析程序的运行结果。

分析程序中指针p引用字符数组元素的方法。利用字符指针，可以很方便地完成许多字符串问题的处理。

修改程序，采用直接输出数组元素的方法，输出字符数组中的内容，并与上面的程序进行比较。8.3指针与数组的关系8.3.4指针数组

指针数组：数组中的每一个元素都是指针。

指针数组的定义形式：

[存储类型]数据类型*数组名[元素个数]例如：int*p[5];则：p为指针数组，共有5个元素：p[0]、p[1]、p[2]、p[3]、p[4]

每一个元素都是指向整型变量的指针。

通常可用指针数组来处理字符串和二维数组。例12：阅读【例8-12】的程序example8_12.c，了解用指针数组访问二维数组中的每一个元素的方法。思考和分析程序的运行结果。8.3指针与数组的关系例13：编写程序，对一组英文单词字符串进行按字典排列方式（从小到大）进行排序。分析：可以用字符指针数组来保存每一个字符串，这样数组中的每一个元素就可以指向一个字符串，通过对数组元素中的字符进行比较，就可以完成字典排序。设计一个排序函数：voidsort(char*words[],intn)，可以对words中的n个字符串进行排序。

参考程序：example8_13.c

分析程序中排序函数voidsort(char*words[],intn)的实现算法。

思考：其他的算法。8.4指针作为函数的参数

指针作为变量，也可以用来作为函数的参数。

若函数的参数类型为指针型，则实参与形参的传递是一种“传址”方式。

如果函数中有对形参值的改变，实际上也就是修改了实参的值。例14：从键盘输入任意两个整数作为两个变量的值，编写程序，将这两个变量的值进行交换。分析：可设计函数voidswap(int*p1,int*p2)，通过指针与变量的关系，交换指针p1和p2所指变量的值。

参考程序：example8_14.c思考和分析程序的运行结果。8.4指针作为函数的参数例15：用字符指针指向从键盘输入的字符串，编写程序，计算输入的字符串的长度。输入结束时的换行符不作为字符计入其长度。分析：

用字符指针来表示字符串时，指针指向的是字符串的首地址。输入结束时，系统会将结束标志‘\0’置于字符串的尾部。计算字符串的长度时，结束标志是不计数的。

若输入的字符串为“abcdefg”，则占用的内存单元为8个，但字符串的长度为7。

设计函数intgetlength(char*str)，计算str所指字符串的长度。字符串的结束标志和输入的换行符均不计入字符的长度。参考程序：example8_15.c8.4指针作为函数的参数思考和分析程序的运行结果。请写出统计字符串长度函数的算法。

问题：

程序中结束标志(‘\0’)和换行符(‘\n’)均不计入字符的长度，若用如下的程序语句： while(*p!='\0'||*p!='\n') p++;来统计字符串的长度，是否能达到要求？为什么？8.5函数的返回值为指针指针作为一种变量，也可以作为函数的返回值。

若函数的返回值为指针，则称其为指针函数。

指针函数的定义形式为： [存储类型]数据类型*函数名([形参表]);例如：

int*fun1();

/*函数返回一个指向整型变量的指针*/ char*fun2();

/*函数返回一个指向字符型变量的指针*/8.5函数的返回值为指针例16：编写程序，从键盘输入一个字符ch，在字符串string中查找是否存在有该字符，若存在，给出该字符在字符串中第1次出现的位置。分析：对于指定的字符串string，在内存中会分配一段连续的空间存储string中每一个字符的值；

将输入的字符ch与字符串string中的每一个字符逐一进行比较，如果相等，则返回字符串中与字符ch相等的字符的位置（地址）。

设计函数char*search(char*str,charc)，功能：在str所指的字符串中，查找是否有字符变量c的字符，如果有，返回字符串中相同字符的地址。参考程序：example8_16.c思考和分析程序的运行结果。请写出函数char*search(char*str,charc)的算法。*8.6指向函数的指针

函数指针就是指向函数的指针，用函数指针存放函数的入口地址。

函数指针的定义形式：

[存储类型]数据类型(*变量名)();

数据类型为指针所指函数的返回值的数据类型。

请注意定义中的两个圆括号。

如：int(*p)();

p是一个函数指针变量，所指函数的返回值为int型。

为函数指针赋值：

函数指针变量＝函数名;

用函数指针调用函数，调用形式为：

(*函数指针变量名)(实参表);*8.6指向函数的指针例17：阅读【例8-17】的程序example8_17.c，了解函数指针的使用。思考和分析程序的运行结果。

提示：仅仅用函数指针替代函数名去调用函数(如程序exam8-17.c)，就失去了函数指针本身的意义。

使用函数指针的意义：将函数指针设计成函数的形参，调用函数时，参数传递的是函数名。*8.6指向函数的指针例如：

intsub(int(*p1)(),int(*p2)(),inta,intb){intm,n;m=(*p1)(a,b);n=(*p1)(m,a+b);returnm+n; }若有两函数：fun1、fun2，则：调用函数：sub(fun1,fun2,x,y)，达到调用其他函数的目的。

这种方法主要表现提高程序设计的模块化程度。

例18：阅读【例8-18】的程序exmaple8_18.c，了解函数指针作为函数参数的作用。思考和分析程序的运行结果。*8.7main函数的参数

C语言规定：main函数也可以带参数，参数的个数最多为3个。

(注：参数名及参数的顺序和类型是固定不变的)。

main函数的参数形式如下：

main(intargc,char*argv[],char*env[])几点说明：

①main函数的形参是具有特定的意义的。

疑问：

每一个C语言程序都是从main函数开始执行的，参数是怎样传递给main函数的？②带有main函数参数的程序，执行方式应有所不同。

执行方式：以输入命令方式执行程序。

(不适合在集成开发环境下运行)③参数来自于命令方式下执行程序时输入的一些信息。*8.7main函数的参数对于main(intargc,char*argv[],char*env[])各参数的含义如下：①第1个参数（intargc）：执行该程序时输入的参数个数。每个参数都用字符串来表示，字符串之间由空格分开。②第2个参数（char*argv[]）：指针数组，每一个元素分别指向执行该程序时输入的每一个参数。元素个数输入的的参数个数(argc)相等。③第3个参数（char*env[]）：指针数组，每一个元素分别指向系统的环境变量字符串。元素个数与系统的环境变量个数相等。

设程序exam.c中main函数中带有参数；生成的执行程序为：exam.exe；*8.7main函数的参数

执行该程序时，输入的命令方式为：

exam<参数1><参数2>……<参数(n−1)>

参数1至参数（n−1）必须是合法的字符串。main函数中的参数值为：argc=n；argv[0]="exam“argv[1]="参数1“…argv[n-1]="参数(n-1)"。env[0]～env[m]：系统环境变量。一般而言，不同的机器会有不同的结果。*8.7main函数的参数

根据C语言的规则，main函数参数的个数允许有不同，但参数的顺序不允许变化。

因此，main函数参数的形式就只有如下4种：1．main()2．main(intargc)3．main(intargc,char*argv[])4．main(intargc,char*argv[],char*env[])例19：阅读【例8-19】的程序example8_19.c，了解main函数参数的特点，分别在命令方式下（如DOS模式）和集成开发环境下运行该程序，看看有什么变化与不同。*8.8指向指针的指针

指针作为一种变量，也是要占用内存空间的。

C语言提供另一种变量来保存指针变量的地址。

指向指针变量的指针，它的值为指针变量的地址。

定义形式为： [存储类型]数据类型**指针变量名;例如：

inta=6,*p,**pp; p=&a; pp=&p; …则：*pp的值为p的地址值。 **pp的值等于*p（变量a的值）。 a、p、pp的关系如图所示。8.8指向指针的指针例20：【例8-20】的程序example8_20.c是利用指向指针的指针变量，访问二维字符数组，请阅读程序，了解指向指针的指针变量的作用和使用方法。思考和分析程序的运行结果。提示：

要注意区分指向指针的指针与二维数组名的关系。程序中语句：ppw=pw；的作用是将指针数组的首地址传递给指向指针的指针变量。因此，表示第i行的首地址应该用*(ppw+i)而不是ppw+i。8.10程序范例例22：【例8-22】的程序是一种变化的约瑟夫问题，有30个人围坐一圈，从1到M按顺序编号，从第1个人开始循环报数，凡报到7的人就退出圈子，请按照顺序输出退出人的编号。分析：设置两个整型数组：person和pout。person用来表示30个人围成的一个队列圈。pout用来表示出队的结果。规定person元素的值只有两种情况：0和非0。非0表示该元素还在队列内；0表示该元素已出队列。从person的第1个元素开始报数，报到第7的时候，将该元素的值改为0，同时将该元素的下标值按顺序赋给另一个整型数组pout，当数组person中的所有元素的值为0时，输出顺序就生成了。设计函数：voidgoout(intpp[],intpo[],intn)，从数组pp的第1个元素开始，按n循环报数出队，出队顺序保存到数组po中。

8.10程序范例参考答案：example8_22.c请写出函数voidgoout(intpp[],intpo[],intn)的算法。

算法的关键有两个地方值得注意：1．当队列报数到达最后1个元素的时候，要让指针回到数组的起始位置；2．对已经出队的元素值要赋0值。

思考：

分析程序的算法思想；

设计其他算法，并编写程序验证。8.10程序范例例23：编写程序，采用冒泡法对一组从键盘输入的任意个整数（个数≤50）进行升序排序，输出排序后的结果。分析：冒泡排序就是将最小的数放在最前面。可以将输入的数据保存到数组，再对数组元素进行排序。参考答案：example8_24.c

思考：

分析程序的算法思想；

设计其他算法，并编写程序验证。8.10程序范例例24：编写两个函数，分别完成洗牌和发牌。