C语言程序设计教程(第4版)_第8章_指针.ppt

1、C语言程序设计教程（第4版）,第8章 指针,李丽娟 2013年2月,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：int i =5; char ch = A; float x =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

2、*指针变量名=初始值; 如：int a,*p= 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： 初始化； 赋值 赋值格式： 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： 指针引用格式： *指针

3、变量名 代表所指变量的值； 指针变量名 代表所指变量的地址。 例如： int i, *p; float x, *t; p= /*相当于x=12.34 */,8.1 指针的概念,对于：int i, *p; float x, *t; p= 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：int i, *p; float x, *t; p= 变量i的地址：p、 a=*p+*s; printf(a=%dn*p=%lun*s=%lu,a,p,s); 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

4、算通常只限于： 算述运算符：+、+ +、 。 关系运算符：、=、!=、=、 +、+ +代表指针向前移（地址编号增大）。 、 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、pq的运算结果仍为指针。,8.2 指针的运算,若有：int a=3, *p= 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：pp+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*

5、p的值未知。,例3： 阅读程序example8_3 ，了解指针的值的变化。 #include main() int i=108,*pi= /* 未知单元的值 */ ,8.2 指针的运算,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：int a, *p1, *p2; p1= ,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：int a5, *p; p=a;,8.3 指针与数组的关系,指

6、针p与数组a的存储关系如图示。 a、 p=a; 则： 表示数组a的地址：p、a、 char ch2=a,b,*pc; pa=a; pc= ,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：阅读程序example8_6.c，了解指向数组的指针和指向变量的指针的关系。 #include main() int a1=123,a2=234,a3=345,i; int *p1,*p2,*p3; int as3=1,2,3,*ps; p1= ,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：int a34;

7、则：数组首地址的表示：a、a0、 这个语句在概念上容易混淆，有些编译时会有警告提示：“Suspicious Pointer Conversion”，应该避免这种情况。,8.3 指针与数组的关系,对于int a34, *p=a0; 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=a0+1 p= int *p; p=a0; printf(1:-n); printf(a=%lun,a); printf(*a=%lun,a); printf(p=%lun,p); printf(a0=%lun,a0); printf(,

8、8.3 指针与数组的关系,printf(2:-n); printf(a+1=%lun,a+1); printf(*a+1=%lun,*a+1); printf(p+1=%lun,p+1); printf(a0+1=%lun,a0+1); printf( ,8.3 指针与数组的关系,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。 例8：阅读程序example8_8.c ，了解指针与数组元素的关系。 分析程序中用指针引用数组元素的表达式。 结论： 引用同一个数组元素，有多种不同的方法。 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

9、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： pp+1;，则p的值增加16。 pt=pt+1;，则p的值增加12。,8.3 指针与数组的关系,例9：阅读程序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。 注意程序中指针p与指针t的不同特性。 例10：阅读程序example8_10.c，了解用指针

10、引用数组元素的方法。,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= How are you? “; 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= How are you? ; 引用字符串中某个字符，可以通过以下两种方式。 * (sp+i) spi 注意： 上面的第种情况：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spi来引用字符串中的字

11、符；但不可以改变字符串中spi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：阅读程序example8_11.c，了解字符指针输出数组中的字符方法。 请分析程序中指针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。 请改写程序，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 *p5; 则：p为指针数组，共有5个元素：p0

12、、p1、p2、p3、p4 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。,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：void sort(char *words , int n)，可以对words中的n个字符串进行排序。 程序：example8_13.

13、c 分析程序中排序函数void sort(char *words , int n)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void swap(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。 程序：example8_14.c,8.4 指针作为函数的参数,例15：用字符指

14、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int getlength(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。 程序：example8_15.c,8.4 指针作为函数的参数,请分析统计字符串长度函数的算法。 思考： 程序中结束标志(

15、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 */ 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

16、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,char c)， 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。 程序：example8_16.c,* 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)();

17、 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); 例17：阅读下面的程序，了解函数指针的使用。 程序：exmaple8_17.c,*8.6 指向函数的指针,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。 例如： int sub(int (*p1)

18、( ), int (*p2)( ), int a , int b) int m, n; m=(*p1)(a, b) ; n=(*p1)(m, a+b); return m+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：阅读程序exmaple8_18.c ，了解函数指针作为函数参数的作用。,*8.7 main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(i

19、nt argc, char *argv , char *env ) 几点说明： main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？ 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) 参数来自于命令方式下执行程序时输入的一些信息。,*8.7 main函数的参数,对于 main(int argc, char *argv , char *env ) 各参数的含义如下： 第1个参数（int argc）：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

20、符串之间由空格分开。 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。 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；,*8.7 main函数的参数,执行该程序时，输入的命令方式为： exam 参数1至参数（n1）必须是合法的字符串。 则main函数中的参数值为： argc=n； argv0= exam“ argv1= 参数1“ argvn-1=

21、 参数(n-1)。 env0envm：系统环境变量。 一般而言，不同的机器会有不同的结果。,*8.7 main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： 1main( ) 2main(int argc) 3main(int argc, char *argv ) 4main (int argc, char *argv , char *env ) 例19：阅读程序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

22、.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： int a=6, *p, *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：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。 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

23、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：下面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

24、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：void goout(int pp,int po,int n)，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。 程序如下：example8_22.c,8.10 程 序 范 例,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24：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

25、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。 算法思想： 程序：example8_24.c,8.10 程 序 范 例,例25：编写两个函数，分别完成洗牌和发牌。 1void shuffle(int wDeck413);完成洗牌的功能。 2void deal(int a413,char *pf,char *pw);完成发牌的功能。 编写程序，测试函数的功能。 分析： 不计大王和小王，一副牌有52张(4种花色，每个花色有13张牌) 用一个413的整型二维数组deck表示纸牌的面值和花色。 数组的行与花色对应： 第1行代表红桃（Hearts）； 第2行代表方块（Diamonds）； 第3行代表梅花（Clubs）； 第4行代表黑桃（Spades）。 数组的列数与面值对应：第1列到第13列对应于A,1,210,J,Q,K。 分别用字符指针