指針

• 指針

指針是C語言中一個重要的概念也是一個重要的特色。

正確而靈活的運用它，可以有效的表示複雜的數據結構，能動態的分配內存；能方便的使用字符串；有效而方便的使用數組。

掌握指針的應用，可以使程序簡潔、緊湊、高效。可以說，不掌握指針就是沒有掌握C語言的精華。

7、1地址與指針的概念

爲了說清楚什麼是指針，必須弄清楚數據在內存中是如何存儲的，又是如何讀取的。

地址	內存
0
...
2000	5
2001	6
2002	7
2003
...	...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在C語言中，對變量的訪問有兩種方式，直接訪問和間接訪問。

直接訪問： 如 a=5

  系統在編譯的時候，已經對變量分配了地址，例如，若變量分配的地址是2000，則該語句的作用就是把常數5保存在地址爲2000的單元中。

間接訪問 ：scanf(“%d”,&a);

 調用函數的時候，把變量a的地址傳遞給函數Scanf函數首先把該地址保存到一個單元中，然後把從鍵盤接收的數據通過所存儲的地址保存到a變量中。

7、1、1初識指針

在C語言中，指針是一種特殊的變量，它是存放地址的。假設我們定義了一個指針變量

 int* i_pointer用來存放整型變量i的地址。可以通過語句i_pointer = &i;

7、1、2初識兩個操作符

*:叫做取值操作符   

   注意：如果這樣寫 int *p;則*代表的是指針的定義操作

        如果這樣寫 int i= 2000;  int *p=&i;  printf(“%d\n”,*p); //此處的*代表的是取值操作。

&：叫做取地址操作符

7、1、3指針與指針變量

知道了一個變量的地址，就可以通過這個地址來訪問變量，因此，又把變量的地址稱之爲該變量的“指針”。

C語言中可以定義一類特殊的變量，這些變量專門用來存放變量的地址，稱之爲指針變量。

注意：指針變量的值（即指針變量中存放的值）是地址（即指針）。請區分“指針”和“指針變量”

7、1、4定義一個指針變量

下面都是合法的定義

float* pointer_3;  //pointer_3是指向float型變量的指針變量

char *pointer_4; //pointer_4是指向字符型變量的指針變量

可以用賦值語句使一個指針變量得到另一個變量的地址，從而使它指向一個該變量。

在定義指針變量的時候要注意兩點：

• 指針變量前面的“*”,表示該變量的類型爲指針型變量。其一般形式爲：

   類型說明符 *變量名；

  其中，*表示一個指針變量，變量名即爲定義的指針變量名，類型說明符表示本指針變量所指向的變量的數據類型。

  例如：float* pointer_1;

   指針變量名是pointer_1,而不是*pointer_1;

• 在定義指針變量時要注意兩點

  需要特別注意的是，只有整型變量的地址才能放到指向整型變量的指針變量中。下面的賦值是錯誤的。

float a;

int *pointer_1;

Pointer_1=&a;

/*

將float型變量的地址放到指向整型變量的指針變量中，錯誤*/

7、2對&與“*”運算符再做一些說明

1)如果已經執行了 pointer_1=&a;    int *p=&a;  == int *p;p=&a;

那麼&*pointer_1的含義是什麼？

&a  a的地址

如果有pointer_2 = &*pointer_1;

它的作用是將&a(a的地址)賦給了pointer_2,如果pointer_2原來指向b，經過重新賦值後它已經不再指向b了，而是指向a.

2)*&a的含義是什麼？

a的值

先進行&a運算，得到a的地址，在進行*運算。即&a所指向的變量，也就是變量a。

3)（*pointer_1）++相當於a++

注意括號是必要的，如果沒有的話就是按照自右向左的運算規則，從附錄可知：++和*爲同一優先級。

7、3數組與指針

一個變量有地址，一個數組包含若干個元素，每個數組包含若干元素，每個數組元素都在內存中佔用存儲單元，它們都有相應的地址。

指針變量既然可以指向變量，當然也可以指向數組元素（把某一個元素的地址放到一個指針變量中）。

7、3、1指向數組元素的指針

 定義一個指向數組元素的指針的變量的方法，與以前介紹的指向變量的指針變量相同。

例如：

int a[10];(定義a爲包含10個整型數據的數組)

int *p;(定義p爲指向整型變量的指針變量)

應當注意，如果數組爲int型，則指針變量的基類型也應該是int型

P=&a[0];

把a[0]元素的地址賦值給指針變量p。

也就是說使p指向a數組的第0號元素。

引用一個數組元素，可以使用

1. 下標法，例如a[i]形式
2. 指針法，如*(a+i)或者*(p+i)

其中的a是數組名，P是指向數組元素的指針變量，其初值爲p =a;

注意：數組名即“翻譯成數組的第一個元素的地址！”

7、3、2用函數名作函數參數

f(int arr[],int n) 但是在編譯的時候是將arr按照指針變量處理的，相當於將函數f的首部寫成f(int *arr,int n)以上兩種寫法是等價的。

 

需要說明的是:C語言調用函數的時候虛實結合的方法都是採用“值傳遞”方式，當用變量名作爲函數參數的時候傳遞的是變量的值，當用數組名作爲函數參數的時候，由於數組名代表的是數組首元素地址，因此傳遞的值是地址，所以要求形參爲指針變量。

7、3、3指針做參數

歸納總結：

   如果有一個實參數組，想在函數中改變此數組中的元素的值，實參與形參的對應關係有以下4種情況：（注意：這裏要注意形參與實參數組與變量的區別）

1. 形參和實參都用數組名
2. 實參採用數組，形參使用指針變量
3. 實參與形參都是指針變量
4. 實參爲指針變量，形參爲數組名

7、4多維數組與指針

用指針變量可以指向一維數組中的元素，也可以指向多維數組中的元素。在概念和使用上，多維數組要複雜一些。

7、4、1多維數組元素的地址

五種方法來確定元素的地址：

int a[][]={};

a,*a,a[0],&a[0],&a[0][0]  這五個表示第一行第一個元素的地址

（說明:*a 的值爲數組，因此數組名爲第一個元素的地址）

(a+1),*(a+1)，a[1],&a[1],&a[1][0] 這五個表示第二行第一個元素的地址

7、4、2指向多維數組元素的指針變量

把二維數組a分解爲一維數組a[0],a[1],a[2]之後，設P爲指向二維數組的指針變量。

可定義爲：int (*p)[4];

它表示p是一個指針變量，它指向包含4個元素的一維數組。若指向第一個一維數組a[0],其值等於a,a[0]，或者&a[0][0]等。

 

從前面的分析可以得出*(p+i)+j是二維數組i行j列的元素的地址，而*(*(p+i)+j)則是i行j列元素的值。

 

二維數組指針變量說明的形式爲：

類型說明符(*指針變量名)[長度]

其中“類型說明符”爲所指的數組的數據類型。“*”表示其後的變量是指針類型。“長度”表示二維數組分解爲多個一維數組時，一維數組的長度，也就是二維數組的列數。

7、5字符串與指針

1. 用字符數組存放一個字符串，然後輸出該字符串。

 例題1：定義一個字符數組，對它初始化，然後輸出該字符串

1. 用字符指針指向一個字符串

7、5、1字符串中字符的存取方法

對字符串中字符的存取，可以使用下標的方法，也可以使用指針的方法。

7、5、2用字符指針作函數的參數

【存儲的說明】在C/C++中，內存分成5個區，他們分別是堆、棧、自由存儲區，全局、靜態存儲區和常量存儲區。

棧：就是那些由編譯器在需要的時候分配，再不需要的時候自動清除的變量的存儲區。裏面的變量通常是局部變量、函數參數等。

堆：就是那些由new分配的內存塊，他們的釋放編譯器不去管，由我們的應用程序去控制，一般一個new就要對應一個delete。如果程序員沒有釋放掉，那麼程序結束後，操作系統就會自動回收。

自由存儲區：就是那些由malloc等分配的內存塊，它和堆是十分相似的，不過它是用free來結束自己生命的。

全局/靜態存儲區：全局變量和靜態變量被分配到同一個內存中，在以前的C語言中，全局變量又分爲初始化與未初始化的，在C++裏面沒有這個區分了，他們共同佔用同一塊內存區。

常量存儲區：這是一塊比較特殊的存儲區，他們裏面存放的是常量，不允許修改（當然，你要是通過非正常手段也可以修改，而且方法很多）

關於a[] 與 *a的一些區別：

  雖然用字符數組和字符指針變量都能實現字符串的存儲和運算，但是他們二者之間是有區別的，不要混爲一談。

主要概括起來有以下幾點:

1. 字符數組由若干個元素組成，每個元素中放一個字符，而字符指針變量中存放的是地址（字符串第一個字符的地址），決不是將字符串放到字符指針變量中。
2. 賦值方法的不同。對於字符數組只能是對各個元素賦值

  char str[20] ; str = “I Love Fishc.com!”;是錯誤的

   char str[20]= “I Love Fishc.com!”;是正確的

   char *str; str = “I Love Fishc.com!”; 是正確的

char *str=“I Love Fishc.com!”;是正確的

而字符變量可以，但是注意存放的是字符串的首字符的地址

1. 如果定義了一個字符數組，在編譯時爲他分配內存單元，它有確定的地址。而定義一個字符指針變量，給指針變量分配內存單元，在其中可以放一個字符變量的地址也就是說，該指針變量可以指向一個字符型數據，但是如果未對它賦予一個地址，則它並未具體指向一個確定的字符數據。
2. 指針變量的值是可以改變的。
3. 使用指針定義的數組可以通過下標的方式遍歷字符串

7、6用函數指針變量調用函數

一個函數在編譯的時候被分配給一個入口地址。這個函數的入口地址就稱爲函數的指針。

1）函數指針變量常用的用途之一是把指針作爲參數傳遞到其他的函數。

2）函數的參數可以是變量、指向變量的指針變量、數組名、指向數組的指針變量等。

3）現在介紹指向函數的指針也可以作爲參數，以實現函數地址的傳遞，這樣就能夠在被調用的函數中使用實參函數。

 

7、7返回指針值的函數

這種帶回指針值的函數，一般定義形式爲：

例如：

int *a(int x,int y);

指針函數與函數指針的區別：

指針函數是指帶指針的函數。

函數指針是指向函數的變量。

指針數組和指向指針的指針

指針數組的概念：

    一個數組，若其元素均爲指針類型的數據，稱爲指針數組。

怎樣定義一個指向指針的指針？

  字符類型  **p;

P的前面有兩個*號。*號運算符的結合性是從右到左，因此**p相當於*（*p），顯然*p是指針變量的定義形式。如果沒有最前面的*，那就是定義了一個指向字符數據的指針變量。