《C语言指针讲解》PPT课件.ppt

1、C语言程序设计指针,林大 经管学院 瞿华,指针,指针是啥？ 指针基本运算 函数中的指针 指针与数组 指针与动态数组 指针与结构 函数指针 指针数组与多重指针 实验,一、指针是啥,什么是指针？ 假设Z同学是我们班作业做得最好的同学，大家都喜欢参考他的作业。 Z=作业的标准答案 可以把Z看作是一个作业类型的普通变量 某天A同学找Z：“把作业借我参考一下？”周X回答：“标准答案在Y同学那里，你找他吧” Z=“标准答案在Y那里” 这时候Z相当于一个指向别人（Y）的链接， 他就变成了一个指针！,一、指针是啥,指针（Point）实际上就是一个链接！ 指针变量中保存的内容是一个内存地址。 例： int y=

2、10; int *z= 指针z的内容就是y所在的内存地址。 “z，标准答案是多少？” z说：你去问y吧！ y说：标准答案是10！,一、指针是啥,int y=10; int *z=,10,y,内存地址1008,1008,z,内存地址1004,z指向y,二、指针基本运算,要学好指针，必须熟练掌握指针相关的运算。（接下来会提问！）如： 指针的定义方法：在变量标识符前加* int *p,a,b; /定义了一个整型指针p和一个普通变量a /将30赋给p指向的内存中 对于指针p，*p相当于一个普通变量！ 见01points.c（使用调试单步执行查看结果）,2.1 ,?,a,内存地址1008,?,b,内存地

3、址1004,?,p,内存地址1000,2.1 a=10;,?,a,内存地址1008,?,b,内存地址1004,?,p,内存地址1000,2.1 a=10;,10,a,内存地址1008,?,b,内存地址1004,?,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,10,a,内存地址1008,?,b,内存地址1004,?,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,10,a,内存地址1008,?,b,内存地址1004,1000,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,10,a,内存地址1008,?,b,内存地址1004,1000,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,10,a

4、,内存地址1008,10,b,内存地址1004,1000,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,10,a,内存地址1008,10,b,内存地址1004,1000,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,20,a,内存地址1008,10,b,内存地址1004,1000,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,20,a,内存地址1008,10,b,内存地址1004,1000,p,内存地址1000,2.1 a=10; p=,21,a,内存地址1008,10,b,内存地址1004,1000,p,内存地址1000,2.1 double *p2; sizeof(p1)和sizeo

5、f(p2)哪个大？为什么？ 因为我们使用的是32位的gcc编译器（dev-cpp自带），所以每个指针的大小都是32位，即4个字节。 见04size.c,三、函数中的指针,折腾指针有啥用呢？ 回忆一下函数的知识： 在函数中改变形式参数的值，会影响实际参数吗？为什么？ 见05swap_1.c 由于： 函数的形式参数实质上是一个局部变量 函数执行时先将实际参数的值赋给形式参数 所以在函数中改变形式参数，不会影响实际参数,三、函数中的指针,swap(i,t)就相当于： int a=i; int b=t; int temp=a; a=b; b=temp; 很显然，i和t的值实际并未改变。,3.1 指针类

6、型参数,可是我确实需要在函数中改变实参的值，怎么办？ 使用指针类型参数，就可以解决这个问题。 见05swap_2.c 为什么？ 在函数swap(int *p1,int *p2)中，p1和p2是两个指针类型的形式参数。 注意，在函数中，p1和p2各自指向哪里有变化吗？ 变化的是*p1和*p2，即p1和p2指向的内存地址中保存的数据！,3.1 指针类型参数,swap( 很显然，这样是能交换i和t的内容的。,3.1 指针类型参数,使用指针参数的另外一个好处是节约栈空间。 见06stacksize.c。程序为什么会异常关闭？ 由于函数调用时会为struct参数分配很大一块内存（1M字节），超过了栈的现

7、有空间大小，导致堆栈溢出。 见06stacksize_2.c，改用struct指针作为参数。 函数调用时只需要为指针参数分配一块内存（还记得一个指针占用多大空间吗？），所以就不存在堆栈溢出问题了！,3.2 指针类型返回值,函数也可以返回指针类型的数据。 例：07pointreturn.c 思考：可以返回一个指向函数局部变量的指针吗？为什么？ 见08localpoint.c 因为函数执行完毕后，其局部变量的生命就结束了！对应的内存空间可能会被别的变量使用！ Never ever返回指向函数局部变量的指针！,四、指针与数组,指针变量中保存的是地址。 也可以理解为，指针就是地址类型的变量。 数组实质

8、上是地址类型的常量。 因此： 可以将数组地址赋给指针 也可以直接使用下标来访问指针指向的数组地址。 同样，可以使用*运算符来访问数组的第一个元素 见09arraypoint.c,4.2数组元素访问与指针,如果希望指针p指向a的第4个元素的地址，怎么办？ 方法1：使用 方法2：使用+运算符 p=a+3； 方法2写起来更简单，因此更常见。 思考：想得到字符串str从第3个字符开始的字串，怎么办？ 假设str为”12345678”,想得到”45678”。 见10substring.c,4.3 指针地址运算,指针（数组）可以与整数做加减运算，得到的是一个新的地址 假设p指向一个数组，那么： p+1指向

9、数组中的下一个元素。 p-1指向数组中的上一个元素。 p+4指向数组中的后面第4个元素 p-4指向数组中的前面第4个元素 p+令p指向数组中的下一个元素 p令p指向数组中的上一个元素 见11pointmath.c,4.3 指针地址运算,C语言中经常利用地址运算来处理字符串 例：模拟实现strcpy函数 见例12strcpy.c 注意，该程序使用了多个技巧，请认真思考体会： 字符串以0结尾 C语言中将0作为逻辑假，非0作为逻辑真 指针算数+; 函数形参改变不影响实参,4.3 指针地址运算,在C语言中，两个同类型的指针可以做减法。 要让两个指针的减法p2-p1产生有意义的结果，需要满足下面两个条件

10、： p2和p1指向同一个数组的不同元素 p2指向的元素与p1相同，或者在p1指向的元素之后 则p2-p1表示p2和p1之间差多少个元素，即p2指向的元素与p1指向的元素的下标之差 见13strlen.c，计算字符串长度,4.4 数组参数与指针,在函数定义中，将参数类型定义为指针或者定义为数组，效果都是一样的 实际都是定义了一个指针类型的参数。 这是C语言的一个语法糖 /syntax sugar 同样，也可以将数组作为实参传递给指针类型的形参 见例14arrayparam.c,4.5 字符串与指针,使用字符数组与字符指针，最大的区别在于C对它们的初始化的处理上。 例如： char str=“He

11、llo world!”; char s*=“Hello world!”; C会为str在栈上分配一块13字节大小的内存，并将“Hello world!”这13个字符拷贝到这块内存中。 相当于：char str13;strcpy(str,”Hello world!”); 而s只是在栈上分配了4字节大小的内存，然后把“Hello world!”在程序的常量数据区中的地址保存在s中。,4.5 字符串与指针,由于程序的常量区是不可写的，所以在程序中可以修改str的内容，而修改s的内容就会出错！ 见：15strchange.c,4.6 练习,已知： int a=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1

12、0; int *p1=a,*p2=a+10,*p3; 求下列运算的结果：,(7)*(p1+3)+*(a+5) 8 (8)p14+a610 (9)p3=p1;p3+;*p31 (10)p3=a+6;p3-p1;6 (11)p1=a 0 (12)p2=p1 1,(1)p2-p1 10 (2)*(p1) 0 (3)p100 (4)*a0 (5)*(a+5)5 (6)*(p2-3)7,五、指针与动态数组,除了用作函数参数外，指针的另一个重要作用是用来实现动态内存管理。 所谓动态内存，就是指大小、生存期都由你的代码自己来控制一块内存。 主要涉及两个函数，即malloc/表示内存分配和free。/表示内存

13、释放 malloc：在堆（heap）中分配一块指定大小的内存 free：释放之前由malloc分配的内存。 堆的大小只受到操作系统寻址能力的限制（32位指针最大只能表示4G内存） 动态内存最常见的用途之一是实现动态数组。,五、指针与动态数组,普通数组主要有两个缺陷： 数组的大小是程序编写时决定的。为了保证数组的大小够用，通常需要将数组定得很大，导致内存的浪费。 数组的大小受到栈空间大小的限制。 使用动态数组就可以解决这些问题。 见17dynamicarray.c 注意：使用动态内存分配时，一定要注意及时free不需要的内存。否则就会造成内存泄漏。,六、指针与结构,指针除了可以用于指向基本数据类

14、型的地址外，也可以指向结构等自定义类型数据的地址。 结构指针在使用上和普通类型指针没有区别。 可以先用*取指针对应结构的内容，然后用.来访问其成员，如(*p).name 但也可以直接使用-访问结构指针成员，这种用法更常见，如：p-name 例：见18structpoints.c,6.1 结构指针与参数,使用结构指针来作为函数的形参是一种常见的函数定义方式。 好处： 利用结构的成员，一次可以传入多项数据，从而简化了函数的定义和调用 使用结构指针做形参，可以在函数中修改结构的成员 使用结构指针做形参，可以减少函数调用时参数内容复制的开销。 后面我们会大量使用结构指针来做形参！,6.2 链表,利用结

15、构指针，可以实现一种重要的数据结构链表。 使用动态数组，我们可以解决程序编写时，不知道实际元素的数量导致的栈空间浪费问题。 但动态数组依然需要在为数组分配空间之前知道元素的数量！ 如果在实际使用中，实际元素的数量是经常动态变化的，那么动态数组依然会有内存浪费的问题。,6.2 链表,数组还存在另一个缺点，就是删除和插入元素的效率问题。 如果要将一个新元素插入到数组的第3个位置上，那么从3到最后的全部元素都必须向后移动一位 同样，删除元素需要将后面的全部元素向前移动一位 链表解决了数组的这些缺点。它也是一种常用的数据结构。它的特点是： 能够动态增加或减少元素 插入或删除某个元素，只会影响和它相邻的

16、两个元素。 搞明白链表及其操作，指针就彻底学会了！,6.2 链表,链表(Chained List/Linked List）在形式上类似于现实中的链条： 由多个结点（node）组成 每个结点中除数据外，还包含一个指针，指向链表中的下一个结点。 通过指针，各结点依次连接成一个链表 我们利用图形的形式来看一下链表,6.2 链表,哨兵,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,单向链表的基本形式,struct node int data; struct node* next; ;,6.2 链表,哨兵,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,指针

17、变量p,struct node int data; struct node* next; ;,p=head-next; while(p-next!=NULL) /访问数据p-data p=p-next; ,遍历链表,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,指针变量p,struct node int data; struct node* next; ;,p=head-next; while(p-next!=NULL) /访问数据p-data p=p-next; ,遍历链表,哨兵,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针

18、head,指针变量p,struct node int data; struct node* next; ;,p=head-next; while(p-next!=NULL) /访问数据p-data p=p-next; ,遍历链表,哨兵,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,指针变量p,struct node int data; struct node* next; ;,p=head-next; while(p-next!=NULL) /访问数据p-data p=p-next; ,遍历链表,哨兵,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,

19、NULL,链表头指针head,指针变量p,struct node int data; struct node* next; ;,p=head-next; while(p-next!=NULL) /访问数据p-data p=p-next; ,遍历链表,哨兵,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,遍历链表,指针变量p,struct node int data; struct node* next; ;,p=head-next; while(p-next!=NULL) /访问数据p-data p=p-next; ,NULL,哨兵,6.2 链表,哨兵,结点

20、1,结点2,结点3,结点4,结点5,链表头指针head,新节点,struct node int data; struct node* next; ;,先使用遍历操作找到接点2; p2-next=p1-next;,插入新结点到结点2、3之间,指针变量p1,指针变量p2,NULL,NULL,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,链表头指针head,新节点,struct node int data; struct node* next; ;,先使用遍历操作找到接点2; p2-next=p1-next; p1-next-p2;,插入新结点到结点2、3之间,指针变量p1,指针变量p2,N

21、ULL,哨兵,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,链表头指针head,新节点,struct node int data; struct node* next; ;,先使用遍历操作找到接点2; p2-next=p1-next; p1-next-p2; 整理一下图形,插入新结点到结点2、3之间,指针变量p1,指针变量p2,NULL,哨兵,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,链表头指针head,新节点,struct node int data; struct node* next; ;,先使用遍历操作找到接点2; p2-next=p1-next; p1-next-

22、p2; 整理一下图形,插入新结点到结点2、3之间,NULL,哨兵,6.2 链表,哨兵,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,指针变量p1,struct node int data; struct node* next; ;,令p1指向结点1,p2指向结点2 p1-next=p2-next；,删除结点2,指针变量p2,6.2 链表,结点1,结点2,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,指针变量p1,struct node int data; struct node* next; ;,令p1指向结点1,p2指向结点2 p1-next=p2-next；

23、 整理图形,删除结点2,指针变量p2,哨兵,6.2 链表,结点1,结点3,结点4,结点5,NULL,链表头指针head,struct node int data; struct node* next; ;,令p1指向结点1,p2指向结点2 p1-next=p2-next；,删除结点2,哨兵,6.2 链表,在单向链表的基础上，还可以进一步实现双向链表、循环链表等更复杂的数据结构。 例：输入学生信息，学号为0时结束输入。保存并输出按照学号排序的信息。然后用户每输入一个名字，从存储中删除对应的信息，直到用户输入回车或存储为空为止。 分析： 使用链表保存学生信息 每输入一个学生信息，动态建立一个结点，并插入到合适的位置 最后使用遍历操作来输出学生信息 例:19studentlink.c,七、函数指针,指针实质上是一个内存地址。这个地址不但可以是数据的存放地址，也可以是一段代码的地址。 函数指针就是一个指向函数地址的指针，即指向代码的指针。 函数指针的定义及使用见20funcpoints.c 利用函数指针，可以实现很多非常强大的功能。,7.1 函数指针做参数,使用函数指针做函数的参数，可以用一个函数实现多个功能 例：学生信