C语言程序设计 第8章 指针

第8章 指针 主要内容 8.1 概述 8.2 指针变量的定义和使用 8.3 数组与指针 8.4 指针作为函数的参数 第8章 指针 主要内容 8.1 概述 8.2 指针变量的定义和使用 8.3 数组与指针 8.4 指针作为函数的参数 8.5 指针函数和指向函数的指针变量 8.6 动态内存管理

8.1 概述 8.1.1 指针和指针变量 8.1.2 直接访问数据和间接访问数据

8.1.1 指针和指针变量 指针 每一个变量，计算机都指定一段内存用以存储变量值。变量使用的这段内存的开始地址，我们称之为变量的地址。在C语言中，通常把变量的地址称为指针。简单的说，指针就是变量的地址。 指针变量 专门用来保存指针的一类变量，它的值是其他变量的地址。指针变量是指向其他变量的变量，通过指针变量就可以实现对其他变量的访问。 指针变量可以指向任何一种数据类型，如可以指向基本类型的变量，也可以指向数组、结构体、共用体以及另外的指针等。

8.1.2直接访问数据和间接访问数据 直接访问数据是指通过变量名直接使用变量数据。 例如： int a=10,b=20,c; c=a+b; printf("%d\n",c); 间接访问数据是指通过指针变量去访问其他变量数据。

8.2指针变量的定义和使用 8.2.1 指针变量的定义 8.2.2 指针变量的赋值 8.2.3 指针运算符

8.2.1 指针变量的定义 一般格式： 数据类型 *指针变量名1,*指针变量名2,┅； 例如：int *p1,*p2； float *q； 指针变量允许和其他变量同时定义： char ch,*str； 注意： “数据类型”是指针变量要指向的变量的数据类型。

8.2.2 指针变量的赋值 （1）初始化方式 一般格式： 数据类型 *指针变量名1=地址1,*指针变量名2=地址2，┅； 例如：int m； int *p=&m； p m &m （2）先定义变量，再赋值 一般格式： 指针变量=变量地址； 例如：int m=196,*p,*q； p=&m； q=p； p 196 &m q

8.2.3 指针运算符 “*”运算符两种作用 在定义指针时是用来说明指针变量 在使用指针进行运算的时，它表示取该指针指向的单元的值。

8.2.3 指针运算符 例8-1 使用指针变量的程序示例。 main() {int a,b; int *p1,*p2; p1=&a; p2=&b; printf("%d,%d\n",a,b); printf("%d,%d\n",*p1,*p2); } a p1=&a; p1 b p2=&b; p2

8.2.3 指针运算符 例8-2 输入a和b两个整数，然后按先大后小的顺序输出。 main() { int *p1,*p2,*p,a,b; scanf("%d,%d",&a,&b); p1=&a; p2=&b; if(a<b) { p=p1; p1=p2; p2=p; } printf("a=%d,b=%d\n",a,b); printf("Max=%d,Min=%d\n",*p1,*p2); }

8.2.3 指针运算符

8.3 数组与指针 8.3.1 一维数组与指针 8.3.2 二维数组和指针 8.3.3 指针和字符串 8.3.4 指针数组

8.3.1 一维数组与指针 要解决的问题 用指针实现一维数组的数据处理 主要内容 如何把一个指针和一维数组关联起来，即怎样使指针指向一维数组 如何使用指针访问一维数组的元素

8.3.1 一维数组与指针 定义指向一维数组的指针变量 int a[5]={10,20,30,40,50},*p； p=&a[0]； 也可以直接使用数组名为指针变量赋值： p=a； P+1 P+2 P+3 P+4 用指针p访问数组元素 当p指向a[0]后 p与&a[0]等价，*p与a[0]等价； p+1与&a[1]等价，*(p+1)与a[1]等价； p+i与&a[i]等价，*(p+i)与a[i]等价； 也可以使用带下标的指针变量表示数组元素： p[i]与a[i]等价，也与*(p+i)等价。

三、一维数组与指针 例8-3 用指针实现一维数组的输入输出。 程序1 程序2 main() main() {int a[5]; int *p=a,i； for(i=0;i<5;i++) scanf("%d",p+i); printf("%d",*(p+i)); } 程序2 main() {int a[5]; int *p=a,i; for(i=0;i<5;i++) scanf("%d“,p++); p=a; printf("%d",*(p+i)); }

三、一维数组与指针 产生随机住的程序段 int a[N],i,j,temp,*p; printf("data: "); 例8-4 用指针编写一维数组的排序程序，其中排序数据由随机数函数生成。 产生随机住的程序段 int a[N],i,j,temp,*p; printf("data: "); for(p=a;p<a+N;p++) { *p=rand()%100; printf("%4d",*p); } 完整程序

8.3.2 二维数组和指针 要解决的问题 用指针实现二维数组的数据处理 主要内容 如何把一个指针和二维数组关联起来，即怎样使指针指向二维数组 如何使用指针访问二维数组的元素

8.3.2 二维数组和指针 回顾二维数组的存储 int a[3][4]; 问题 如何使p指向首元素？ a[i][j]的指针如何表示？ 10 20 a[0][1] 30 a[0][2] 40 a[0][3] 80 a[1][0] 70 a[1][1] 60 a[1][2] 50 a[1][3] 18 a[2][0] 27 a[2][1] 36 a[2][2] 45 a[2][3] p 回顾二维数组的存储 p+1 p+2 p+3 p+4 p+5 p+6 p+7 p+8 p+9 p+10 p+11 int a[3][4]; 10 20 30 40 80 70 60 50 18 27 36 45 问题 如何使p指向首元素？ a[i][j]的指针如何表示？

8.3.2 二维数组和指针 指针和二维数组元素的对应关系 设p是指针变量，若有： p=a[0]; 则p+j将指向a[0]数组中的元素a[0][j]。 由于a[0]、a[1]、┅、a[M-1]等各个行数组依次连续存储，则对于a数组中的任一元素a[i][j]，指针的一般形式如下： p+i*N+j 元素a[i][j]相应的指针表示为：*( p+i*N+j) a[i][j]也可用指针下标法表示：p[i*N+j]

8.3.2 二维数组和指针 举例 int a[3][4]={{10,20,30,40,},{50,60,70,80},{90,91,92,93}}; int *p=a[0]; 则数组a的元素a[1][2]对应的指针为： p+1*4+2 元素a[1][2]也就可以表示为：*( p+1*4+2) 用下标表示法，a[1][2]表示为：p[1*4+2]

8.3.2 二维数组和指针 用二维数组名表示数组元素 对于二维数组a，其a[0]数组由a指向，a[1]数组则由a+1指向，a[2]数组由a+2指向，以此类推，a[i]数组则由a+i指向。因此，*a与a[0]等价、*(a+1)与a[1]等价、*(a+2)与a[2]等价，┅，*(a+i)与a[i]等价。由此，对于数组元素a[i][j]，用数组名a的表示形式为： *(*(a+i)+j) 指向该元素的指针为： *(a+i)+j

8.3.2 二维数组和指针 例8-5 求二维数组元素的最大值。 main() { int a[3][4]={{3,17,8,11},{66,7,8,19},{12,88,7,16}}; int *p,max; for(p=a[0],max=*p;p<a[0]+12;p++) if(*p>max) max=*p; printf("MAX=%d\n",max); }

8.3.2 二维数组和指针 例8-6 求二维数组元素的最大值，并确定最大值元素所在的行和列。 main() { int a[3][4]={{3,17,8,11},{66,7,8,19},{12,88,7,16}}; int *p=a[0],max,i,j,row,col; max=a[0][0]; row=col=0; for(i=0;i<3;i++) for(j=0;j<4;j++) if(*(p+i*4+j)>max) max=*(p+i*4+j); row=i; col=j; } printf("a[%d][%d]=%d\n",row,col,max);

8.3.2 二维数组和指针 行数组指针 行数组指针的定义方法如下： 数据类型 (*指针变量名)[二维数组列数]； 例如，对上述a数组，行数组指针定义如下： int (*p)[4];

8.3.3 指针和字符串 使字符型指针指向字符串的方法 ⑴ 通过定义指针变量时初始化指向字符串。 char *p="a string"; ⑵ 利用赋值语句使指针变量指向字符串。 char ch[20]，*s; char *str1=ch,*str2; s="string"; str2=str1;

8.3.3 指针和字符串 例8-7 用指针复制字符串。 main() { char a[]="I am a student."; char b[30],*p1,*p2; int i; for(p1=a,p2=b;*p1!='\0';p1++,p2++) *p2=*p1; *p2='\0'; printf("string a is: %s\n",a); printf("string b is: "); for(i=0;b[i]!='\0';i++) printf("%c",b[i]); printf("\n"); }

8.3.4 指针数组 指针数组 数组元素为指针类型的数组。指针数组中的每一个元素都是指针变量，它们指向相同类型的数据。 一维指针数组的定义 数据类型 *数组名[数组长度]; 例如： char *days[7]; char *days[7]={"Sunday","Monday","Tuesday", "Wednesday","Thursday","Friday","Saturday"};

8.3.4 指针数组 例8-9 分行输出days数组指向的7个字符串。 #include "stdio.h" main() { int i; char *days[7]={"Sunday","Monday","Tuesday", "Wednesday","Thursday","Friday","Saturday"}; for(i=0;i<7;i++) puts(days[i]); }

8.4指针作为函数的参数 8.4.1 简单指针变量作函数参数 8.4.2 指向数组的指针作函数的参数 8.4.3 字符串指针作函数的参数 8.4.4 指针数组作函数的参数 8.4.5 使用带参数的main()函数

8.4.1 简单指针变量作函数参数 例8-10用swap()函数交换两个变量的值。 void swap(int *p1,int *p2) { int temp; temp=*p1; *p1=*p2; *p2=temp; } main() { int x,y; scanf("%d,%d",&x,&y); if(x<y)swap(&x,&y); printf("%d,%d\n",x,y); }

8.4.2指向数组的指针作函数的参数 例8-11 求一维数组的最大元素值。 用三个函数实现程序： 用输入函数input()建立数组；用max_a()函数求最大值；用main()函数作为主调函数。 为了方便对函数编写，先假定数组长度为n，指针p指向该数组。那么，input()函数的功能是为p指向的数组输入n个数据；max_a()函数的功能是在具有n个元素、由p指向的数组中找出最大值。 程序

8.4.2 指向数组的指针作函数的参数 例8-12 利用一维数组的排序函数对数组排序。 例8-12程序 例8-13有一个3×5的二维数组，对每行前4列元素求和，结果放在最后一列上。 例8-13程序

8.4.3字符串指针作函数的参数 例8-14 用字符串指针作函数参数，将输入的一个字符串复制到另一个字符串中。。 例8-14程序 例8-15 用字符串指针作函数参数，改写单词统计程序 。 例8-15程序

8.4.4指针数组作函数的参数 例8-16程序 例8-16将一组字符串按字典顺序排序后输出。 分析： （1）使用指针数组，把各个字符串的开始地址存储起来，通过指针数组就能方便地间接访问各个字符串。 （2）使用字符串比较函数strcmp()，比较两个字符串的大小。 例8-16程序

8.4.4指针数组作函数的参数 初始 char *days[7]={"Sunday","Monday","Tuesday", "Wednesday","Thursday","Friday","Saturday"}; 排序后

8.4.5 使用带参数的main()函数 带参数的main函数的一般形式 main (int argc, char *argv[ ]) 其中：argc表示命令行参数个数，argv是指向命令行参数的指针数组。 在操作系统下运行Ｃ程序时，可以以命令行参数形式向main()函数传递参数。 命令行参数的一般形式 运行文件名　参数1　参数2　……　参数n 指针argv[0]指向的字符串是运行文件名，argv[1]指向的字符串是命令行参数1，argv[2]指向的字符串是命令行参数2，……

8.4.5 使用带参数的main()函数 例8-17下列文件的运行文件的文件名为TEST1，按数组方式引用命令行的参数。 #include "stdio.h" main(int argc,char *argv[]) { int i; printf("argc=%d\n",argc); for(i=1;i<argc;i++) 　 printf("%s\n",argv[i]); } 运行程序，输入的命令行参数为： TEST1 IBM-PC COMPUTER 则执行程序后，输出结果为： argc=3 IBM-PC COMPUTER

8.5指针函数和指向函数的指针变量 8.5.1 指针函数 8.5.2 指向函数的指针变量

8.5.1 指针函数 函数返回值是指针类型的函数称为指针函数。 指针函数的定义与其他函数有一定区别，需要在函数名前使用“*”符。 一般格式： 数据类型 *函数名(形参表) { 函数体 ｝

8.5.1 指针函数 程序8-18 程序8-19 例8-18将一组字符串中长度最大的找出来，并输出这个字符串。 分析 设有n组字符串，由指针数组p_string指向，首先编写求最大长度字符串函数max_lenth()，该函数返回最长字符串的首地址，在主函数中调用它，并输出所求字符串。 程序8-18 例8-19 从若干个字符串中，将包含“2000”的第一个字符串找出来，并输出。 程序8-19

8.5.2指向函数的指针变量 概念 在定义一个函数之后，编译系统为每个函数确定一个入口地址，当调用该函数的时候，系统会从这个“入口地址”开始执行该函数。存放函数的入口地址的变量就是一个指向函数的指针变量，简称函数的指针。 函数的指针的定义方式 数据类型 (*指针变量名)() 特别值得注意 由于C语言中()的优先级比*高，因此，“*指针变量名”外部必须用括号，否则指针变量名首先与后面的()结合，就是前面介绍的指针函数。如：“int (*pf)();”语句的功能是定义一个指向函数的指针，该函数的返回值为整型数据；“int *f();”语句的功能是定义一个指针的函数，该指针指向一个整型数据。

8.5.2指向函数的指针变量 例8-20用指针调用函数，实现从两个数中输出较大者。 #include "stdio.h" main( ) { int max ( int ,int ); int (*pf)( ); int a,b,c; pf = max; scanf("%d,%d", &a, &b); c= (*pf)(a,b); printf("a=%d,b=%d,max=%d", a, b, c); } int max( int x, int y ) return( x>y ? x : y);

8.6动态内存管理 8.6.1 动态内存分配 8.6.2 动态内存管理函数

8.6.1 动态内存分配 概念 计算机按需分配内存，在运行时需要多大的空间就分配多大的空间，即动态分配内存。 原因 在编写程序时，因为无法确定要处理数据的规模，如字符串的长度、数值数据的个数等，为保证在数据规模足够大时也能进行处理，在定义变量时就为它说明一个特别大的空间，而在实际运行时，可能只需要这空间的很小一部分，也有可能给出的空间还不够大。这对内存资源利用和程序设计都是不利的。 实现 使用动态内存管理函数。

8.6.2动态内存管理函数 1．malloc()函数 函数原型 void *malloc(unsigned int size); 功能 分配一块长度为size字节的连续空间，并将该空间的首地址作为函数的返回值。如果函数没有成功执行，返回值为空指针（NULL或0）。由于返回的指针的基类型为void，应该通过显式类型转换后才能存入其他基类型的指针变量中，否则会有警告提示。 例如 int *p; p=(int *)malloc(sizeof(int)); sizeof运算符返回某类型所需的内存字节数或某变量所分配的字节数，该处返回一个整型变量所需要的字节数2，它即为动态分配内存空间的大小。返回的指针先要通过（int *）转换成整型指针，然后才赋值给整型指针变量P。

8.6.2动态内存管理函数 2．free()函数 函数原型 void free(void *block); 功能 释放以前分配给指针变量block的动态空间，但指针变量block不会自动变成空指针。

8.6.2动态内存管理函数 3. calloc()函数 函数原型 void *calloc(unsigned n,unsigned size); 功能 以size为单位大小共分配n*size个字节的连续空间，并将该空间的首地址作为函数的返回值。如果函数没有成功执行，返回值为空指针(NULL或0)。该函数比malloc函数方便之处在于，当动态分配数组空间时，malloc函数必须手工计算出数组的总字节数，而calloc函数不用计算。 例如： int *p; p=(int *)calloc(10,sizeof(int));

8.6.2动态内存管理函数 程序8-21 例8-21 通过键盘输入一组字符串，然后将包含特定子串的字符串删除，并将其余的字符串输出。 分析 creat()用于建立一组字符串，delete()函数负责将包含特定子串的字符串删除，output()函数用于输出一组字符串。 在creat()函数中，使用动态内存分配函数calloc()，它根据从键盘输入字符串的大小，分配一段内存，把字符串存储起来。 在delete()函数中使用free()函数，把要删除字符串使用的内存释放，从而达到删除字符串的目的。 程序8-21

本章小结 1．指针就变量的地址，用来保存指针的变量称为指针变量，通过指针变量就可以实现对其他变量的访问。指针变量可以指向任何一种数据类型。 2．使用如下形式定义指针变量： 数据类型 *指针变量名; 3．当用指针指向数组时，访问数组元素的方法变得灵活多样，既可以使用下标法，也可以使用指针法。 4．使用字符指针处理字符串是C语言中常用的一种方法。 它首先通过一定的方式，用字符指针指向字符串, 然后通过字符指针来访问字符串存贮区域，从而实现对字符串的操作。 5．数组元素为指针类型的数组称为指针数组，指针数组中的每一个元素都是指针变量，它们指向相同类型的数据。

本章小结（续） 6．指针作为函数的参数时，在函数间传递的是变量的地址。简单指针变量作函数参数，是指针作函数参数中最基本的内容，它的作用是实现一个简单变量的地址在函数中的传递。 7．指针数组的元素是指针变量，用指针数组可以方便地实现对一组字符串的处理。用指针数组作函数参数，可以实现多字符串处理。 8．字符串指针作函数的参数与数组指针作函数参数没有本质的区别，函数间传递的都是地址值，所不同的仅是指针指向对象的类型不同而已。 9．函数返回值是指针类型的函数称为指针函数，使用指针函数可以获得更多的处理结果。 10．动态内存管理的目的是为了实现动态存储，C语言使用动态内存管理函数来实现动态内存管理。