第十章 指 针

1. 第十章 指 针 • 掌握指针与指针变量的概念； • 掌握数组的指针和指针数组的使用； • 掌握字符串指针和指向字符串的指针变量的使用； • 掌握指针函数和函数指针的使用； • 了解指向指针的指针的概念及其使用。 C程序设计中使用指针可以: • 使程序简洁、紧凑、高效 • 有效地表示复杂的数据结构 • 动态分配内存 • 得到多于一个的函数返回值

2. 预 备 知 识 1. 内存的概念 内存：就是内部存储器，是由存储单元组成 的。它的特点是存储单元是线性连续 的。存储单元的最小单位是字节。

3. 2. 地址的概念 地址：为了访问内存中的某个存储单元，我们 要为它编号，这种编号称为内存地址。 通过地址我们就能够访问该地址所标 识的存储单元。

4. 编译或函数调用时为其分配内存单元 2007 变量的地址：变量在内存中总占用几个连续的 字节，开始字节的地址，就是变量的地址。 存储单元 变量是对程序中数据存储空间的抽象

5. …... 整型变量i 2000 10 2001 2002 2003 2004 变量地址(指针) 指针变量 变量i_pointer 2005 指向 地址存入 指针变量 2006 变量值 …... 变量 §10.1 指针及其相关概念 指针：一个变量的地址称为该变量的指针。 指针变量：若一个变量专用于存放另一个变量 的地址（指针），则该变量称为指针变量。 指针 变量的内容 变量的地址 2000 指针变量

6. 直接存取：直接根据变量名存取数据。 间接存取：通过指针变量存取相应变量的数据。 指针的对象：当把变量的地址存入指针变量后， 我们就可以说这个指针指向了该变量。 变量的存取方法：直接存取和间接存取。

7. …... 整型变量i 2000 10 2001 2002 2003 变量i_pointer 2004 指针变量 2005 2006 …... • 直接访问与间接访问 • 直接访问：按变量地址存取变量值 • 间接访问：通过存放变量地址的变量去访问变量 例i=3; -----直接访问 20 3 2000 例 *i_pointer=20; -----间接访问

8. §10.2 变量的指针和指向变量的指针变量 一、指针变量的定义 一般形式： [存储类型]类型标识符 *变量名 ； 例 int*p1,*p2; float *q ; static char *name; 表示定义指针变量 不是‘*’运算符 合法标识符 指针的目标变量的数据类型 指针变量本身的存储类型 指针变量的类型：指明了该指针指向的内存空 间所存储的数据类型。 在定义指针变量时要注意以下几个问题： ⑴ 变量名ptr2前面的“*”不能省略，如果写成 int *ptr1, ptr2; 则ptr2被定义为整型变量，而非整型指针变量。

9. ⑵定义中的“*”表示所定义的变量是指针变量，但⑵定义中的“*”表示所定义的变量是指针变量，但 指针变量名是ptr1、ptr2，而非*ptr1、*ptr2。 ⑶指针变量只能指向定义时所规定类型的变量。 这个规定的类型称为该指针变量的“基类型”。 如：上例中ptr1、ptr2只能指向整型变量，不 能指向实型或字符型变量。其“基类型” 相同，都是整型。 ⑷定义指针变量后，并未确定该变量指向何处。 也就是说该变量的值是不确定的。在引用指针 变量前必须首先让它指向一个变量，这一点非 常重要。

10. 例int *p=&i; int i; 例 int i; int *p=&i; 赋给指针变量， 不是赋给目标变量 变量必须已说明过 类型应一致 • 指针变量的初始化 一般形式：[存储类型] 数据类型*指针名=初始地址值； 例 int i; int *p=&i; int *q=p; 用已初始化指针变量作初值 例main( ) { int i; static int *p=&i; .............. } () 不能用auto变量的地址 去初始化static型指针

11. …... 整型变量i 2000 10 2001 2002 2003 指针变量p 2004 随机 2005 2006 …... 指针变量必须先赋值,再使用 例 main( ) { int i=10; int *p; *p=i; printf(“%d”,*p); } 危险！ 例main( ) { int i=10,k; int *p; p=&k; *p=i; printf(“%d”,*p); }

12. 零指针与空类型指针 • 零指针：(空指针) • 定义:指针变量值为零 • 表示：int * p=0; p指向地址为0的单元， 系统保证该单元不作它用 表示指针变量值没有意义 例 int *p; ...... while(p!=NULL) { ...… } #define NULL 0 int *p=NULL: 例 char *p1; void *p2; p1=(char *)p2; p2=(void *)p1; • p=NULL与未对p赋值不同 • 用途: • 避免指针变量的非法引用 • 在程序中常作为状态比较 表示不指定p是指向哪一种类型数据的指针变量 • void *类型指针 • 表示: void *p; • 使用时要进行强制类型转换

13. *i_pointer i_pointer 10 2000 &i_pointer i …... 整型变量i 2000 10 2001 2002 2003 变量i_pointer 2004 2000 指针变量 2005 2006 …... 二、指针变量的运算 含义: 取变量的地址 单目运算符 优先级: 2 结合性:自右向左 含义:取指针所指向变量的内容 单目运算符 优先级: 2 结合性:自右向左 • 两者关系：互为逆运算 • 理解 ㈠ &与*运算符 • 含义 i_pointer &i &(*i_pointer) i *i_pointer *(&i) i_pointer=&i=&(*i_pointer) i=*i_pointer =*(&i) i_pointer-----指针变量，它的内容是地址量 *i_pointer----指针的目标变量，它的内容是数据 &i_pointer---指针变量占用内存的地址

14. 例如：&a 例如：&a 取变量a的地址。 ptr指向了i变量，*ptr表示i的值，即3

15. “&”运算和“*”运算是一对互逆运算。 &*ptr&i ptr *&i *ptri 我们还可以用这种方法实现对变量的改变： 由此可见：通过指针运算符“*”可以引用一个变量。如：当ptr已经指向变量i后，*ptr就等同于i。 *ptr=15 ; 等价于 i=15 ; 等价于

16. ㈡ 指针的赋值运算（=） 指针的赋值运算：就是把地址赋值给指针变量。 指针的赋值运算可以是以下三种方式： ⑴使用取地址运算符，把地址值赋值给指针变量。 如：int i, *pi ; pi=&i ; ⑵把指针变量的值赋给另一个指针变量。 如：int i,*pa,*pb; pa=&i ; pb=pa; ⑶给指针变量赋值为符号常量NULL。 如：int *pi ; pi=NULL ; 说明：NULL是一个空指针，表示该指针变量的值没有意义。作用是为了避免对没有被初始化的指针变量的非法引用。NULL 的定义在“stdio.h”中。

17. 说明： ⑴在定义指针变量时，可以立即将一个地址值 赋给指针变量，这就是指针变量的初始化。 指针变量的初始化也是指针的赋值运算。 如：float flt，*f_ptr=&flt; 注意：这不是给*f_ptr赋值 。 ⑵指针变量间的赋值和引用应保证基类型相同。 若有定义： int *p , i ; float *q , x ; 则：q=&i ; ╳ p=&x ; ╳

18. 指针的加减运算（+、－） • 指针的自加自减运算（++，--，+=，-=） 指针±整数 +、－ 指针－指针 ㈢ 移动指针的运算 1．指针的+、－运算 说明： ⑴指针与整型值加减的结果是指针，表示使该指针指向该指针下移或上移存储单元个数(整型值)之后的内存地址。存储单元的大小就是该指针的数据类型所需的内存大小。 例如：ptr+n (指针ptr，n为整数)这个指针值代表的内存单元的地址是：ptr+n*d(其中d是指针所指向变量的数据类型所占内存字节数)，即指针移动了n个元素。

19. ⑵指针与指针的加运算毫无意义，所以指针与指针⑵指针与指针的加运算毫无意义，所以指针与指针 没有加运算。 ⑶指针与指针的减运算要求相减的两个指针属于同 一类型，其结果是整数，表示两个指针之间的数 据的个数。其结果值的计算公式是： ptr1-ptr2=(ptr1的值- ptr2的值) /指针的数据类型所占的字节数 例如： int *ptr1,*ptr2,*ptr3，x； int ary[5]={2,4,8,16,32}; ptr1 = &ary[0] ; ptr2 = &ary[3]; ptr3 = ary; x=ptr2-ptr1; x 的值是3

20. 2．指针的++、 --、+=、-= 运算 ++、 += ：是移动指针到下一个或下几个存储单元。 --、 -= ：是移动指针到上一个或上几个存储单元。 例如：int *ptr, ary[5]={2,4,6,8,10} ; ptr=ary; ptr+=3; ptr--; 想一想：*ptr++和（*ptr）++有什么 的区别？

21. 三、指针变量作为函数参数 指针可以用作函数参数，这在调用函数希望改变参数的值时非常有用。 例如：用指针变量编写实现两个数的交换的函数 void swap(int *p1, int *p2); main() { int x1=100,x2=200; printf("x1=%d,x2=%d\n",x1,x2); swap(&x1,&x2); printf("x1=%d,x2=%d\n",x1,x2); } void swap(int *p1, int *p2) { int temp; temp=*p1; *p1=*p2; *p2=temp; }

22. 1 2 3 5 6 4 图示交换过程中存储单元内容的变化：

23. 100 100 100 100 200 x1 x1 a 200 x1 a a 200 200 200 200 100 x2 x2 100 x2 b b b 单向传递，实参的值不变 虚实结合，值传递 虚参a、b的值交换 想一想：如果函数的参数不用指针而用整数，能否实现值的交换？为什么？ void swap(int a, int b); main() { int x1=100,x2=200; printf("x1=%d,x2=%d\n",x1,x2); swap(x1, x2); printf("x1=%d,x2=%d\n",x1,x2); } void swap(int a, int b) { int temp; temp=a; a=b; b=temp; }

24. 通过函数调用得到n个要改变的值的方法： ⑴在主调函数中设n个变量，用n个指针变量指向它们； ⑵将指针变量作实参，将这n个变量的地址传给所调用 的函数的形参； ⑶通过形参指针变量，改变该n个变量的值； ⑷主调函数中就可以使用这些改变了值的变量。 注意：不能企图通过改变指针形参的值而使指 针实参的值改变。 如：上例swap函数中不能写成： temp=p1; p1=p2; ;p2=temp;

25. p1 x1 p1 x1 x1 x1 &x1 100 &x1 100 &x1 100 &x1 100 p2 x2 p2 x2 x2 x2 &x2 200 &x2 200 &x2 200 &x2 200 调用swap函数，实参&x1 &x2的值分别传给p1p2 值传递，单向传递(即使是地址) p1p2的值交换 void swap(int *p1, int *p2); main() { int x1=100,x2=200; printf("x1=%d,x2=%d\n",x1,x2); swap(&x1,&x2); printf("x1=%d,x2=%d\n",x1,x2); } void swap(int *p1, int *p2) { int temp; temp=p1; p1=p2; p2=temp; }

26. §10.3 数组的指针和指向数组的指针变量 一、数组的指针和指向数组的指针变量的概念 数组的指针 ：是数组的起始地址。 数组元素的指针 ：是数组元素的地址。 当指针变量指向数组或数组元素时，它就是指向数组的指针变量。 C规定： ⑴数组名代表数组的首地址（起始地址），也就是第一个元素的地址。 ⑵当指针变量p指向数组时，p+1指向数组 的下一个元素。假设一个整型元素占两 个字节，p+1是使p的地址加2个字节。 如：int a[10]，*p ; 则：p=a ; 与 p=&a[0];等价 称指针变量p指向数组元素a[0] p+i、a+i 、&a[i]都是a[i]的地址。

27. ⑶ *(p+i)、*(a+i)、a[i]、p[i] 等价， 都代表数组a的第i+1个元素。 二、数组元素的引用 1. 用下标法引用数组元素 如：a[3]=45; b[2][5]=200; 2. 用指针法引用数组元素 假如： int a[10], *p, i ; p=a; 则：⑴*(p+i)、*(a+i)则代表元素a[i] ⑵ *(p+i)也可以写成p[i]

28. 程序举例：输出10个元素数组中的全部元素。 方法一：下标法。 main() { int a[10]={54,65,8,2,3,56,8,21,57,98}, i; for(printf("\n"),i=0;i<10;i++) printf("%4d",a[i]); } 方法二：通过数组名计算数组元素地址，找出元素的 值。 main() { int a[10]={54,65,8,2,3,56,8,21,57,98},i; for(printf("\n"),i=0;i<10;i++) printf("%4d",*(a+i)); }

29. 方法三：用指针变量指向数组元素 main() { int a[10]={54,65,8,2,3,56,8,21,57,98},*p,i; p=a; for(printf("\n"),i=0;i<10;i++) printf("%4d",*p++)； } 以上三种方法，利用指针变量效率最高。 说明：⑴指针变量与数组名的区别： 指针变量是地址变量，数组名是地址常量。即指针变量的内容可以在程序运行过程中被改变；而数组名一旦被定义，它的值就不能被改变了。 例如： int i, *p, a[6]; 则：p=&i ; √ a=&i ;a++;a+=i ; 不能给常量赋值

30. p p p p p p p ⑵利用指针变量编程时特别要注意指针变量 的当前值。 例如：通过指针变量输入输出a数组元素。 main() { int *p,i,a[7]; p=a; for(i=0;i<7;i++) scanf("%d",p++); for(printf(“\n”),i=0;i<7;i++) printf(“%6d”,*p++); } 应插入语句 p=a； 指针变量可以指到数组后的内存单元 注意：*p++、*(p++)、(*p)++、*(++p)的含义

31. 注意： *p++： *(p++)： *(++p)： (*p)++： 右结合性，先用再加，同下 得到p指向的变量的值，然后使指针下移 先加再用，先使p加1，然后取*p的值 表示所指向的元素值加1 若p指向a数组中第i个元素，则： *p(--)：a[i--]，先对p进行*运算，再使p自减 * (++p)：a[++i]，先使p自加，再作*运算 *(--p)：a[--i]，先使p自减，再作*运算

32. 三、数组名作函数的参数 例如： f(int arr[],int n) {…… } main() { int array[10]; …… f(array,10); …… } 现在解释： 实际上，能够接受并存放地址值的只能是指针变量。因此，C编译系统都是将形参数组名作为指针变量来处理的。左例中f(int arr[ ],int n) 等价于 f(int *arr, int n)。 使用形参数组的概念只是为了与实参数组对应，直观，便于理解而已。

33. 例：从10个数中找出其中最大值和最小值。 void max_min(int a[],int n,int *max,int *min); main() { int i,a[]={2,4,1,6,7,32,45,75,45,90},max,min; for(printf("The original array="),i=0;i<10;i++) printf("%5d",a[i]); max_min(a,10,&max,&min); printf("max=%d min=%d",max,min); } void max_min(int a[], int n, int *max, int *min) { int i; *max=*min=a[0]; for(i=0;i<n;i++) { if(*max<a[i]) *max=a[i]; if(*min>a[i]) *min=a[i]; } }

34. 上例中如果形参数组用指针变量，则程序如下： void max_min(int *x,int n,int *max,int *min); main() { int i,a[10]={2,4,1,6,7,32,45,75,45,90},max,min; for(printf("The original array="),i=0;i<10;i++) printf("%5d",a[i]); max_min(a,10,&max,&min); printf("=%d min=%d",max,min); } void max_min(int *x, int n, int *max, int *min) { int i; *max=*min=*x; for(i=1; i<n; i++, x++) { if(*max<*x) *max=*x; if(*min>*x) *min=*x; } }

35. 实参 形参 数组名 数组名 数组名 指针变量 指针变量 数组名 指针变量 指针变量 数组名做函数参数小结： 如果有一个实参数组，想在函数中改变此数组的元素的值，实参与形参都可用数组名或指针变量其对应关系有以下4种情况： 注意：用指针变量作实参时一定要有确定的值。

36. 一级指针变量与一维数组的关系 int *p 与 int q[10] • 数组名是指针（地址）常量 • p=q; p+i是q[i]的地址 • 数组元素的表示方法:下标法和指针法， 即若p=q, 则p[i]  q[i]  *(p+i)  *(q+i) • 形参数组实质上是指针变量，即int q[ ]  int *q • 在定义指针变量(不是形参)时,不能把int *p写成int p[]; • 系统只给p分配能保存一个指针值的内存区(一般2字节） 而给q分配2*10字节的内存区

37. int array[10]; array 四、二维数组的指针 1．二维数组的指针概念 对于一维数组: （1）数组名array表示数组的首地址， 即array[0]的地址； （2）数组名array是地址常量 （3）array+i是元素array[i]的地址 （4）array[i]  *(array+i)

38. 在C语言中，一个二维数组可以看成是一个一维数组，其中每个元素又是一个包含若干元素的一维数组。 假如有定义：int a[2][3]; 则C语言编译程序认为a数组是由a[0],a[1]两个元素组成的一维数组，a[0]和a[1]分别是包含三个元素的一维数组名，分别代表数组元素的起始地址(即a[0]是第0行元素的首地址， a[1]是第1行元素的首地址）。因此，a和a[0]是两个基类型不同的指针常量。

39. *(a[0]+1) *(*(a+0)+1) 2000 a 2000 a[0] a[0][0] 2002 a[0]+1 a[0][1] *(a+0)+1 a[0][2] a[0][3] 2008 a+1 2008 a[1] a[1][0] 2010 a[1]+1 a[1][1] *(a+1)+1 a[1][2] a[1][3] 2016 a+2 2016 a[2] a[2][0] 2018 a[2]+1 a[2][1] *(a+2)+1 a[2][2] a[2][3] 行指针与列指针 int a[3][4]; 对于二维数组： （1）a是数组名， 包含三个元素 a[0],a[1],a[2] （2）每个元素a[i] 又是一个一 维数组，包 含4个元素 基类型

40. int a[3][4]; 2000 2000 a a[0][0] a[0] 2002 a[0][1] a[0][2] a[0][3] 2008 2008 a+1 a[1][0] a[1] 2010 a[1][1] a[1][2] a[1][3] 2016 a+2 2016 a[2] a[2][0] 2018 a[2][1] a[2][2] a[2][3] • 对二维数组 int a[3][4],有 • a:二维数组的首地址，即第0行的首地址 • a+i:第i行的首地址 • a[i]  *(a+i):第i行第0列的元素地址 • a[i]+j  *(a+i)+j:第i行第j列的元素地址 • *(a[i]+j)  *(*(a+i)+j)  a[i][j] • a+i=&a[i]=a[i]=*(a+i) =&a[i][0], 值相等，含义不同 • a+i  &a[i],表示第i行首地址，指向行 • a[i]  *(a+i)  &a[i][0]，表示第i行第0列元素地址，指向列

41. int a[3][4]; 行指针 a[0][0] a[0][1] 列指针 a[0][2] a[0][3] a[1][0] a[1][1] a[1][2] a[1][3] a[2][0] a[2][1] a[2][2] a[2][3] 地址表示： (1) a+1 (2) &a[1][0] (3) a[1] (4) *(a+1) (5)(int *) (a+1) 地址表示： (1) &a[1][2] (2) a[1]+2 (3) *(a+1)+2 (4)&a[0][0]+1*4+2 二维数组元素表示形式： （1）a[1][2] （2）*(a[1]+2) （3）*(*(a+1)+2) （4）*(&a[0][0]+1*4+2)

42. 表示形式 地址 含义 a 2000 二维数组名，数组首地址 2000 a[0],*(a+0),*a 第0行第0列元素地址 2008 a+1 第1行首地址 2008 第1行第0列元素地址 a[1],*(a+1) 2012 第1行第2列元素地址 a[1]+2,*(a+1)+2,&a[1][2] 第1行第2列元素值 13 *(a[1]+2),*(*(a+1)+2),a[1][2]

43. p int a[3][4]; a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3] a[1][0] a[1][1] a[1][2] a[1][3] a[2][0] p=*a; p=&a[0][0]; p=(int *)a; p=a; a[2][1] a[2][2] a[2][3] 例 指向二维数组元素的指针变量 main() { static int a[3][4]={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23}; int *p; for(p=a[0];p<a[0]+12;p++) { if((p-a[0])%4==0) printf("\n"); printf("%4d ",*p); } } • 二维数组的指针变量 • 指向二维数组元素的指针变量 p=*a; p=&a[0][0]; p=*(a+0); p=a;

44. p a int a[3][4]; p[0]+1或 *p+1 a[0][0] *(*p+1)或 (*p)[1] a[0][1] a[0][2] p+1 a+1 a[0][3] a[1][0] p[1]+2或 *(p+1)+2 a[1][1] *(*(p+1)+2) a[1][2] p+2 a+2 a[1][3] a[2][0] a[2][1] a[2][2] a[2][3] • 可让p指向二维数组某一行 如 int a[3][4], (*p)[4]=a; • 指向一维数组的指针变量 • 定义形式： 数据类型 (*指针名)[一维数组维数]; 例 int (*p)[4]; p的值是一维数组的 首地址，p是行指针 ( )不能少 int (*p)[4]与int *p[4]不同 （1）p是一个指向由3个整型元素组成的一维数组的指针变量。 （2）p指向a数组，p+1指向数组a的下一行首地址，a和p的基类型相同，则a数组中任意元素a[i][j]还可以如下表示： *(p[i]+j) 、*(*(p+i)+j) 、(*(p+i))[j] 、p[i][j] 一维数组指针变量维数和 二维数组列数必须相同

45. p p p int a[3][4]; a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3] a[1][0] a[1][1] a[1][2] a[1][3] a[2][0] p=a[0]; p=*a; p=&a[0][0]; p=&a[0]; a[2][1] a[2][2] a[2][3] 例 一维数组指针变量举例：使用行指针变量访问数组元素。 main() { static int a[3][4]={1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23}; int i,j,(*p)[4]; for(p=a,i=0;i<3;i++,p++) for(j=0;j<4;j++) printf("%d ",*(*p+j)); printf("\n"); }  p[0][j] p=a[0]; p=*a; p=&a[0][0]; p=&a[0];

46. 若int a[3][4];int (*p1)[4]=a; int *p2=a[0]; 实参 形参 数组名a 数组名int x[][4] 数组名a 指针变量int (*q)[4] 指针变量p1 数组名int x[][4] 指针变量p1 指针变量int (*q)[4] 指针变量p2 指针变量int *q • 二维数组的指针作函数参数 • 用指向变量的指针变量 • 用指向一维数组的指针变量 • 用二维数组名

47. 79 60 52 65 80 87 90 81 90 99 100 98 p p 例 3个学生各学4门课，计算总平均分，并输出第n个学生成绩 函数说明 void average(float *p,int n) { float *p_end, sum=0,aver; p_end=p+n-1; for(;p<=p_end;p++) sum=sum+(*p); aver=sum/n; printf("average=%5.2f\n",aver); } void search(float (*p)[4], int n) { int i; printf(" No.%d :\n",n); for(i=0;i<4;i++) printf("%5.2f ",*(*(p+n)+i)); } main() { void average(float *p,int n); void search(float (*p)[4],int n); float score[3][4]= {{65,67,79,60},{80,87,90,81}, {90,99,100,98}}; average(*score,12); search(score,2); } 列指针 行指针 float p[][4]  p[n][i]

48. 二维数组与一维数组指针变量的关系 如 int a[5][10] 与int (*p)[10]; • 二维数组名是一个指向有10个元素的一维数组的指针常量 • p=a+i使 p指向二维数组的第i行 • *(*(p+i)+j)  a[i][j] • 二维数组形参实际上是一维数组指针变量， 即 int x[ ][10]  int (*x)[10] • 变量定义(不是形参）时两者不等价 • 系统只给p分配能保存一个指针值的内存区(一般2字节）；而给a分配2*5*10字节的内存区

49. 字符指针变量定义的一般形式： char *指针变量名; 例如：char *strp=“Hello!”; 定义了一个指向字符串的指针变量，并将字符串的首地址赋值给strp指针变量，即：使指针变量strp指向字符串首地址。 §10.4 字符串指针和指向字符串的指针变量 字符串指针：字符串的首地址。 字符指针变量：指向字符串的指针变量。 字符指针变量定义时可以赋初值。

50. C程序访问字符串有以下两种方法： 1． 用字符数组存放一个字符串 例如：char s []="I am a student."; 字符串输出语句可写成： ⑴ printf(“%s\n”,s); ⑵ for(i=0; s[i]; i++)printf(“%c”, s[i]); ⑶ for(i=0; s[i]; i++)printf(“%c”,*(s+i)); 也可用s[i]!=‘\0’ 2．用字符指针指向一个字符串 例如：char *ps="I am a student."; 字符串输出语句可写成： ⑴ printf(“%s\n”,ps); ⑵ for(; *ps; ps++)printf(“%c”, *ps);