1、第15章 再論指針,通過本章的學(xué)習(xí)，需要掌握以下知識(shí)點(diǎn)： 指針和數(shù)組的區(qū)別； 使用指針訪問數(shù)組，使用指針作為形參在函數(shù)中傳遞數(shù)組； 指針型數(shù)組和數(shù)組指針 使用指針訪問二維數(shù)組，使用指針作為形參在函數(shù)中傳遞二維數(shù)組； 使用字符指針來處理字符； 字符串?dāng)?shù)組和字符指針數(shù)組使用上的區(qū)別。,15.1 指針與數(shù)組,C語言中，指針和數(shù)組存在很多相似點(diǎn)，是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。指針也可以用來指向數(shù)組或指向數(shù)組中的一個(gè)元素。當(dāng)指針指向一個(gè)數(shù)組時(shí)，可以通過指針來訪問數(shù)組中的元素。本節(jié)將討論指針和數(shù)組組合而成的一些數(shù)據(jù)類型的概念和使用方法，以使讀者能夠理解指針和數(shù)組之間的區(qū)別。,15.1.1 指向數(shù)組元素的指針,指向數(shù)組元素

2、的指針是指一個(gè)指針變量，其指向的空間屬于一個(gè)數(shù)組中的某一個(gè)元素。例如，有一個(gè)int型array數(shù)組，其定義如下： int array10 = 0; 其第0個(gè)元素的地址為,15.1.1 指向數(shù)組元素的指針,這樣，指針變量p0便指向數(shù)組的第0個(gè)元素。由于數(shù)組的第0個(gè)元素的地址就是數(shù)組的地址。因此，該語句也等效于： int *p0 = array; 此時(shí)，指針變量p0就是一個(gè)指向數(shù)組array的指針變量。類似地，指向其他數(shù)組元素的指針可以賦值如下： int * p1 = int * pi = 02printf(“%dn”, *(array + 2);/* 輸出array2的值 */ 上述語句中*(a

3、rray + 2)可以訪問array數(shù)組中的第2個(gè)元素。但是，數(shù)組元素型指針與數(shù)組變量在很多方面是不同的，如下面內(nèi)容所示。,15.1.3 數(shù)組元素型指針和數(shù)組變量,1值的可改變性不同 數(shù)組元素型指針的值是可變的，而數(shù)組變量的值是不能改變的。例如，數(shù)組元素型指針可以改變其指向的數(shù)組，以下行為是允許的。 int array_120 = 0; int array_220 = 0; int * p = array_1; p = array_2;/* 使指針指向另一個(gè)數(shù)組 */ p+;/* 使指針指向數(shù)組array_21 */ 但不能對數(shù)組做類似操作，以下行為是錯(cuò)誤的。 /* 接上 */ array_1

4、+;/* 試圖使array_1的內(nèi)容為array11，錯(cuò)誤用法 */ array_1 = array_2;/* 錯(cuò)誤用法 */,15.1.3 數(shù)組元素型指針和數(shù)組變量,2占用空間不同 數(shù)組元素型指針變量占用的空間都是固定的，由系統(tǒng)決定，32位機(jī)一般是4字節(jié)。而數(shù)組變量的占用空間則是由程序決定的，為數(shù)組容量與所存數(shù)據(jù)類型字長的積。例如，以上例子中，系統(tǒng)為數(shù)組變量array_1和array_2都分配(sizeof(int)20)個(gè)字節(jié)，它們的內(nèi)容就是所有的數(shù)組元素。而系統(tǒng)只為指針變量p分配(sizeof(int)個(gè)字節(jié)（一般情況下，int型的字長等于系統(tǒng)地址的字長），其內(nèi)容為p指向的內(nèi)存空間的地址

5、，當(dāng)其指向數(shù)組array_1時(shí)，其值為array_1的值，即數(shù)組首地址。,15.1.3 數(shù)組元素型指針和數(shù)組變量,3訪問方式不同 數(shù)組元素型指針訪問方式為間接訪問，而數(shù)組變量為直接訪問。使用數(shù)組變量時(shí)，直接以數(shù)組變量名對應(yīng)的地址加上地址偏移量來找到目標(biāo)空間。而使用數(shù)組元素型指針，則先要從數(shù)組元素型指針名得到其對應(yīng)的地址，從該地址取得數(shù)組元素型指針的值，再從以該值為地址的內(nèi)存空間上獲取內(nèi)容。 實(shí)際上，索引法也被編譯系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)組名加上地址偏移量的形式。例如，a_inti運(yùn)行時(shí)等效于*(a_int + i)。這也是為什么數(shù)組的索引要從0開始編號(hào)的原因。,15.1.4 聲明數(shù)組形參的三種方式,當(dāng)數(shù)組

6、作為函數(shù)形參時(shí)，數(shù)組的地址可以用做函數(shù)調(diào)用的實(shí)參。通過數(shù)組地址的傳遞，在函數(shù)內(nèi)便可以對該數(shù)組進(jìn)行訪問和修改。在C語言中，數(shù)組形參的聲明有3種基本形式，本節(jié)將對它們進(jìn)行逐一介紹，并比較各自的特點(diǎn)。在函數(shù)一章中已經(jīng)使用過含有數(shù)組形參的函數(shù)，其聲明形式如下： void print_array(int arraySIZE);/* 形式1 */,15.1.4 聲明數(shù)組形參的三種方式,使用的函數(shù)調(diào)用語句一般為： #define SIZE 10 int arraySIZE = 0; print_array(array); 對于讀程序的人來說，形式1中聲明的array是一個(gè)可以存儲(chǔ)SIZE個(gè)int型數(shù)據(jù)的數(shù)組

7、。而對于編譯器而言，這個(gè)形參聲明則意味著array是一個(gè)指針。函數(shù)聲明中的SIZE實(shí)際上是毫無用處的，即使SIZE和真實(shí)的數(shù)組容量不用也是合法且執(zhí)行正常的，如下所示。 void print_array(int array1000); void print_array(int array1);,15.1.4 聲明數(shù)組形參的三種方式,以上兩個(gè)函數(shù)聲明都能正常執(zhí)行函數(shù)功能。寫成形式1唯一的好處是可以提高程序可讀性。它還可以寫成以下兩種形式： void print_array(int array);/* 形式2 */ void print_array(int * array); /* 形式3 */,1

8、5.1.5 使用三種聲明方式,從上面的范例中可以看到，對于編譯器，這三種形式的處理方式是完全一致，都會(huì)將array作為一個(gè)指向一個(gè)int型空間的指針變量來對待。但是，如果用來傳遞數(shù)組，那么形式2和形式3的信息顯然是不夠的，沒有辦法獲得該數(shù)組的容量，一般將形式2和形式3寫為如下形式： void print_array(int array, int size);/* 形式4 */ void print_array(int * array, int size); /* 形式5 */,15.1.6 調(diào)用含數(shù)組形參的函數(shù),調(diào)用含數(shù)組形參的函數(shù)時(shí)，數(shù)組變量和數(shù)組元素型指針變量都可以作為實(shí)參。但不論是數(shù)組變

9、量和數(shù)組元素型指針變量，它們的值都是數(shù)組的首地址。調(diào)用函數(shù)時(shí)，指針變量型數(shù)組的形參會(huì)被賦值為數(shù)組的首地址。C語言也允許傳遞其他數(shù)組元素的地址來實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)組元素的訪問。,15.2 指針與二維數(shù)組,指針除了可以指向一維數(shù)組外，還可以指向二維數(shù)組。本節(jié)將討論指針與二維數(shù)組的關(guān)系和使用。與指針相關(guān)的二維數(shù)組的表示和使用比一維數(shù)組要復(fù)雜，而且二維數(shù)組的很多特性都由一維數(shù)組衍生而來。因此在學(xué)習(xí)本節(jié)前，應(yīng)當(dāng)好好掌握15.1節(jié)的內(nèi)容。,15.2.1 二維數(shù)組的地址,在前面關(guān)于二維數(shù)組的討論中，已經(jīng)知道C語言中的二維數(shù)組可以看做是元素為一維數(shù)組的一維數(shù)組，其在內(nèi)存中是轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組的形式來存儲(chǔ)的。例如： int

10、 a32 = 1, 2, 11, 12, 21, 22; 那么，二維數(shù)組變量a可以看作是可存儲(chǔ)3個(gè)一維數(shù)組元素的一維數(shù)組，其中存儲(chǔ)的一維數(shù)組可以存儲(chǔ)2個(gè)int型數(shù)據(jù)，如下圖所示(假設(shè)數(shù)組的首地址的16進(jìn)制值為001E)。,15.2.1 二維數(shù)組的地址,可以看到，該32數(shù)組在數(shù)組中的存儲(chǔ)形式上與含有6個(gè)元素的一維數(shù)組的存儲(chǔ)形式是一樣的。二維數(shù)組的首地址有很多種表示形式，如下所示。 將二維數(shù)組看作一個(gè)整體，其地址為 int * p = *a;/* 即,15.2.2 指針法訪問二維數(shù)組,雖然，p也會(huì)被賦值為數(shù)組的首地址，但由于a的類型為二維數(shù)組，這是不同類型間的賦值，是有風(fēng)險(xiǎn)的。編譯器會(huì)對此警告，V

11、isual Studio 2005環(huán)境下會(huì)有如下信息： warning C4047: initializing : int * differs in levels of indirection from int (*)4 注意：是將數(shù)組第0個(gè)元素的地址賦值給指針變量，而不是將數(shù)組首地址賦值給指針變量。數(shù)組第0個(gè)元素的地址值與數(shù)組首地址值相同，但是數(shù)組首地址有很多種表示形式，各種形式的數(shù)據(jù)類型不同，不可隨意混用。 由于32二維數(shù)組中第m行第n列元素可以表示為如下形式。 *(*a + i * 2 + j) 使用p代替*a，可得表達(dá)式如下： *(p + i * 2 + j),15.2.2 指針法訪問

12、二維數(shù)組,2. 使用一維數(shù)組型指針 與前一種方法相似，首先需要找出使用一維數(shù)組型指針變量表示所有數(shù)組元素的表達(dá)式。對于一維數(shù)組型指針，應(yīng)該將其賦值為數(shù)組第0個(gè)一維數(shù)組的地址。例如： int a32 = 1, 2, 11, 12, 21, 22; int (* p)2 = a;/* 即 int (*p)32 = /* a為二維數(shù)組， 其中的p為一維數(shù)組型指針，可以存儲(chǔ)COL_SIZE個(gè)int型數(shù)據(jù)。由于p的類型聲明中已有列數(shù)的信息，因此不必再包含列數(shù)。在fun函數(shù)中，二維數(shù)組中第m行第n列元素可以使用以下方式訪問： (*(p + m) + n),15.2.3 二維數(shù)組形參,3. 使用二維數(shù)組型指

13、針 還可以使用二維數(shù)組型指針作為形參來傳遞二維數(shù)組。例如有以下函數(shù)聲明： void fun(int (*p)ROW_SIZECOL_SIZE); 其中的p為二維數(shù)組型指針，指向ROW_SIZECOL_SIZE的int型數(shù)組。由于p的聲明中含有了數(shù)組的行數(shù)和列數(shù)，因此不需要再包含行數(shù)和列數(shù)的參數(shù)。此時(shí)在fun函數(shù)中，可以使用如下表達(dá)式來訪問二維數(shù)組中第m行第n列元素： *(*p + m) + n 或 *(*p + m * COL_SIZE + n),15.2.3 二維數(shù)組形參,其中，*p表示二維數(shù)組中第0個(gè)一維數(shù)組的地址，*p表示二維數(shù)組第0個(gè)元素的地址。下面來分析如何得到以上兩種地址的表示。例

14、如，有如下代碼： 01int array32 = 021, 2, 0311, 12, 0421, 22 05; 06. 07fun(,15.3 指針與字符,字符處理是數(shù)據(jù)處理中十分常見的情況，使用指針變量來處理字符可以提供很多便利。本節(jié)先介紹字符指針的概念和使用，然后討論如何使用字符指針作為形參的問題，還將討論字符串?dāng)?shù)組和字符指針數(shù)組等內(nèi)容，最后會(huì)介紹如何使用字符指針數(shù)組來作為形參。,15.3.1 字符指針,字符指針就是指向字符型內(nèi)存空間的指針變量，一般的定義語句如下： char * p = NULL; 使用字符指針可以訪問字符數(shù)組和字符串。,15.3.1 字符指針,1. 訪問字符數(shù)組 只要將

15、字符指針賦值為字符數(shù)組的首地址便可以實(shí)現(xiàn)對字符數(shù)組的訪問。例如： char str = “Hello, world!”; char *p = str; 此時(shí)，p被初始化為字符數(shù)組str的首地址，使用p可以訪問數(shù)組str的每一個(gè)元素。例如，打印str數(shù)組中的第i個(gè)元素： printf(“%c”, *(p + i);/* 推薦做法 */ 或 printf(“%c”, pi);/* 不推薦做法 */,15.3.1 字符指針,2. 訪問字符串 可以將字符指針賦值為字符串常量的首地址。例如： char *p = “Hello, world!”; 此時(shí)，p被初始化為字符串的首地址?？梢允褂妙愃频姆绞皆L問字

16、符串中的各個(gè)字符。例如，打印字符常量中的第i個(gè)字符： printf(“%c”, *(p + i); 可以使用以下方式輸出整個(gè)字符串。 printf(“%s”, p);,15.3.1 字符指針,由于字符串常量是不可改變的，因此不能使用p來改變字符串的內(nèi)容，如下操作是非法的。 for(i = 0; i sizeof(str); +i) *(p + i) = 0; 注意：C語言中的字符串常量存儲(chǔ)在常量區(qū)，程序中所有相同的字符串使用的是相同的字符串。,15.3.2 使用字符指針,本節(jié)將討論如何在程序中使用字符指針來進(jìn)行字符串處理。 1. 字符串的比較 要求使用字符指針實(shí)現(xiàn)字符串的比較功能，字符串間的大

17、小比較規(guī)則與strncmp函數(shù)相同。對于該問題，可以使用兩個(gè)字符指針分別賦值為兩個(gè)字符串的首地址。在一個(gè)循環(huán)結(jié)果中比較它們當(dāng)前指向的結(jié)果，每一次比較后都講兩個(gè)指針后移一位以指向下一個(gè)字符元素，直至找到第一個(gè)不相等的字符。,15.3.2 使用字符指針,2. 字符串的復(fù)制 要求使用字符指針將一個(gè)字符串的內(nèi)容復(fù)制到另一個(gè)字符數(shù)組中。同樣使用兩個(gè)字符指針，將它們初始化為源字符串和目的字符串的首地址。每一次循環(huán)將目的字符指針的內(nèi)容復(fù)制到源字符指針指向的空間中，并同時(shí)將字符指針后移一位。,15.3.3 字符串?dāng)?shù)組和字符指針數(shù)組,字符串?dāng)?shù)組是以字符串作為數(shù)組元素的數(shù)組，其實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二維字符數(shù)組。下面是一個(gè)

18、字符串?dāng)?shù)組的定義： 01char namesNUMLENGTH = /* 定義并初始化二維數(shù)組 */ 02“Nelson Aldrich”, 03“A. Piatt Andrew”, 04“Frank Vanderlip”, 05“Henry P.Davison”, 06“Charles D.Norton” 07,15.3.3 字符串?dāng)?shù)組和字符指針數(shù)組,數(shù)組變量names被定義為含有NUM個(gè)字符串的數(shù)組。由于每個(gè)字符串所占最大空間為LENGTH，因此要求每個(gè)字符串的最大有效長度要小于LENGTH（要考慮字符串最后的0）。與其余數(shù)組的定義類似，可以省略NUM，這樣names的可容納的字符串?dāng)?shù)由初始化列表中的字符串個(gè)數(shù)決定；但是，LENGTH不可省略。,15.3.3 字符串?dāng)?shù)組和字符指針數(shù)組,但是，一個(gè)程序中處理的數(shù)組的長度經(jīng)常會(huì)不一致，有的甚至相差很大。如果把它們一起保存在一個(gè)數(shù)組中會(huì)使每一個(gè)字符串的空間都至少擴(kuò)大為最長字符串所占的空間，這樣做十分浪費(fèi)資源。這時(shí)候，可以選擇使用字符指針數(shù)組。,15.3.3 字符串?dāng)?shù)組和字符指針數(shù)組,在數(shù)組中保存字符指針，每個(gè)指針指向需要的字符常量。例如： char * p_nameNUM = NULL;/* 定義并初始化指針數(shù)組 */ p_name 0 = “Nelson Aldrich”;/* 為第一個(gè)元素賦值 */ p_name 1 = “