課件 指針的概述

1、本章主要內(nèi)容：指針的定義及初始化指針的指針指針的運(yùn)算指針與數(shù)組指針數(shù)組和數(shù)組指針指針與字符串指針與函數(shù)1.1 指針的概述指針是語言中廣泛使用的一種數(shù)據(jù)類型。運(yùn)用指針編程是C語言最主要的風(fēng)格之一。利用指針變量可以表示多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能方便地使用數(shù)組和字符串，并能像匯編一樣處理內(nèi)存地址。正因?yàn)樗撵`活多變，初學(xué)者往往會感到很困惑。通過本章的學(xué)習(xí)，我們要玩轉(zhuǎn)指針。利用指針編寫程序，跟數(shù)組結(jié)合使用等等。1.2 地址與指針在計(jì)算機(jī)中，所有的數(shù)據(jù)都是存放在存儲器中的，一般把存儲器的一個(gè)字節(jié)稱為一個(gè)內(nèi)存單元。不同的數(shù)據(jù)類型占用的內(nèi)存單元是不同的。為了快速、準(zhǔn)確的訪問這些內(nèi)存單元，計(jì)算機(jī)為每一個(gè)內(nèi)存單元進(jìn)行編號

2、，內(nèi)存單元的編號也就是內(nèi)存單元的地址。C語言中，把這個(gè)地址叫做指針。1.3 指針的定義指針是一種數(shù)據(jù)類型，基于該類型聲明的變量稱為指針變量，該變量存放的是內(nèi)存中的某個(gè)地址，和普通的變量一樣，在使用指針變量之前應(yīng)先對指針變量進(jìn)行聲明：類型 * 指針變量名；/如 int* pNum;“*”表示語句聲明的是一個(gè)指針變量，類型指定了指針?biāo)傅膬?nèi)存單元的數(shù)據(jù)類型?？梢詫nt*理解成一種復(fù)合類型，是指向int型數(shù)據(jù)的指針。應(yīng)當(dāng)注意，下面的語句：int * pNum1,pNum2;聲明了一個(gè)指針（pNum1）和一個(gè)int型變量（pNum2），在一次性聲明多個(gè)指針時(shí)，每個(gè)指針變量名前都要加*，int *pN

3、um1,*pNum2;便一次性聲明了兩個(gè)指針變量。通過sizeof可以計(jì)算出指針變量所占用的內(nèi)存單元始終是4個(gè)字節(jié)。也就是說任何類型的指針變量都只占用4個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間。如：int *pi;char *pch; double *pf; 則：sizeof(pi)=sizeof(pch)=sizeof(pf)=4（參見代碼Example1）另外，修改指針變量的值并不會影響到指針?biāo)赶虻淖兞康闹?。如：int i = 8; int j = 9; int *pi = &i; pi = &j; i的值始終是8沒有改變。1.4 初始化指針聲明指針變量時(shí)，C并不會自動(dòng)對其進(jìn)行初始化，這時(shí)，指針變量的值是隨機(jī)的

4、，在內(nèi)存中亂指一氣，此時(shí)，通過指針間接訪問所指的內(nèi)存區(qū)域是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)槟阃耆恢雷约涸谧鲂┦裁?。通過取地址符（&）給指針變量賦值是個(gè)有效的手段，實(shí)際上，可以在聲明一個(gè)指針變量的同時(shí)完成其初始化。int num=1; int *pN=&num；上述語句聲明了一個(gè)指向int型變量的指針pN，并用num在內(nèi)存中的地址對其賦值。在使用指針前，一般要對其進(jìn)行初始化（在聲明的同時(shí)初始化或賦值），使其有一個(gè)確定合適的值，對于無處可指的指針變量，也要將其初始化為NULL（即0，空指針）。如：int *pa = NULL;1.5 指針的指針指針變量也是變量，占據(jù)一定的內(nèi)存空間，有地址，因此可以用一個(gè)指針指

5、向它，這稱為指向指針的指針，或二級指針。可已通過“*”聲明一個(gè)二級指針，如double num; double* pN=# double* ppN=&pN;上面的指針可以看成指向double*變量類型的指針，若有需要，還可以定義三級、甚至更高級的指針。1.6 指針之間相互賦值C允許同類型的指針間的賦值，如圖4.2所示，pN1和pN2是兩個(gè)相同類型的指針，執(zhí)行“pN2=pN1;”這樣一個(gè)賦值操作后，pN1和pN2指向同樣的地址，也就是說，兩個(gè)指針指向同一個(gè)內(nèi)存單元，對*pN2的任何改動(dòng)都會影響*pN1的值，反之亦然（參見代碼Example2）1.7 指針的運(yùn)算C語言中指針?biāo)苓M(jìn)行的運(yùn)算是

6、十分有限的，通常有以下幾種：指針與整數(shù)的加減（包括指針的自增和自減）、同類型指針間的比較、同類型的指針相減。指針與整數(shù)的加減：指針與整數(shù)的加減表示指針在內(nèi)存中向下或向上移動(dòng)整數(shù)個(gè)單位。該單位是多少個(gè)內(nèi)存字節(jié)取決于指針?biāo)缸兞康念愋?。如：short類型的每次移動(dòng)2個(gè)字節(jié)，double類型的每次移動(dòng)8個(gè)字節(jié)。將指針變量+1，其地址增加的值等于所指向的類型占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)。公式：指針變量新值=指針變量當(dāng)前值+N*指針?biāo)割愋驼加玫膬?nèi)存字節(jié)數(shù)。（參見代碼Example3）同類型指針的比較：兩個(gè)指針的比較是兩個(gè)指針保存的地址數(shù)值大小的比較，如：p1的值為0x12345678,p2的值為0x1234567

7、9，則p1p2。同類型的指針相減：兩個(gè)相同類型指針相減，返回值是個(gè)整數(shù)，其值為：（指針1的值-指針2的值）/ 指針?biāo)赶蜃兞康念愋退純?nèi)存字節(jié)數(shù)。（參見代碼Example4）1.8 指針與數(shù)組指針與一維數(shù)組：在C語言中，指針和數(shù)組的關(guān)系非常密切，其原因在于凡是能用數(shù)組下標(biāo)完成的操作都可以用指針來實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^數(shù)組的下標(biāo)唯一確定數(shù)組中的某個(gè)元素，這種訪問方式稱為下標(biāo)法。由于數(shù)組的每個(gè)元素都相當(dāng)于一個(gè)相應(yīng)類型的變量，指針變量可以指向一般的變量，當(dāng)然也可以指向數(shù)組中的元素。而且數(shù)組中的各個(gè)元素是按順序連續(xù)的存放在內(nèi)存中，因此，我們只要知道一個(gè)數(shù)組的首地址（即第一個(gè)元素的地址），然后依次往下移動(dòng)，就能

8、找到該數(shù)組的所有元素。（參見代碼Example5）C語言中，獲取數(shù)組首地址的方法有兩種：第一個(gè)元素的地址：p = &a0;數(shù)組名，數(shù)組名也代表數(shù)組的首地址：p = a;P指向數(shù)組的首地址之后，p+1表示數(shù)組元素a1的地址，p+i表示數(shù)組元素ai的地址，因此我們可以通過*(p+i)來訪問數(shù)組元素ai;這種訪問方法叫指針法。假設(shè)：int a10 = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10; int *p = a;那么獲得數(shù)組下標(biāo)為i的元素的地址：a+i p+i &ai訪問數(shù)組下標(biāo)為i的元素：ai *(a+i) pi *(p+i)注意點(diǎn)：數(shù)組名和指針變量本身并不完全等同，數(shù)組名代

9、表的是一個(gè)地址常量，是數(shù)組的首地址，是不能改變的，而指針變量的值是可以改變的，它可以指向數(shù)組的任意一個(gè)元素的地址。因此語句p+; +p; p+=5;等等都是合法的，而a+; +a; a+=5;等都是非法的。（參見代碼Example6）指針與二維數(shù)組：在C語言中，二維數(shù)組是按照行優(yōu)先的規(guī)律轉(zhuǎn)換成一維數(shù)組存放在內(nèi)存中。例如：int a43; int *p = &a00;或int *p = a0 則二維數(shù)組在內(nèi)存中的存儲順序及地址關(guān)系如圖：a表示二維數(shù)組的首地址，a0表示第0行元素的首地址，a1表示第1行元素的首地址，a2表示第二行元素的首地址，a3表示第3行元素的首地址。由此歸納：a+i：二維數(shù)組

10、第i行的首地址。 ai*(a+i)：二維數(shù)組第i行第0列的地址。&ai0 或 ai*(a+i)+j：二維數(shù)組第i行第j列的地址 &aij 或 ai + j*(*(a+i)：二維數(shù)組第i行第0列的值。ai0 或 *ai*(*(a+i) + j)：二維數(shù)組第i行第j列的值。aij或 *(ai + j)由ai*(a+i)可以將二維數(shù)組進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將數(shù)組的一個(gè)拆開就是aij (*(a+i)j*(*(a+i) +j)如果一個(gè)指針*p = a0.則可以通過*(p + (i*每行列數(shù)+j)獲得第i行、第j列的值（即aij）,這可以根據(jù)上面的對照存儲表得出。（參見代碼Example7）1.9 數(shù)組指針與指針數(shù)組

11、數(shù)組指針：指向由n個(gè)元素組成的一維數(shù)組的指針。（趨向于指針）定義格式：數(shù)據(jù)類型 （*指針變量）n; （）不能缺少。n必須與二維數(shù)組aij的j相同。賦值方式：int a34; int (*p)4; p = a; 或 int (*p)4 = a;定義的時(shí)候初始化。數(shù)組指針通常和二維數(shù)組名等價(jià)。訪問方式：pij 或 *(p+i)j 或 *(*(p+i) + j)指針數(shù)組：數(shù)組的每一個(gè)元素都是一個(gè)指針變量。（趨向于數(shù)組）定義格式：數(shù)據(jù)類型 *數(shù)組名n; 所有元素都必須是同種存儲類型和指向相同數(shù)據(jù)類型。賦值方式：int a34; int *pb3 = a0, a1, a2; 指針數(shù)組通常和指針的指針等價(jià)

12、。訪問方式：pij 或 *(p+i)j 或 *(*(p+i) + j)指針數(shù)組主要用于處理若干個(gè)字符串。如：char * name = “Sunday”, “Monday”, “Tuesday”, “Wednesday”, “Thursday”, “Friday”, “Saturday”;這樣name0就指向”Sunday” （參見代碼Example8）1.10 指針與字符串C語言存儲訪問一個(gè)字符串有兩種方式：字符數(shù)組、字符指針。char str = “how are you?”; char *pStr = “how are you?”;其中后者為文字常量區(qū)，內(nèi)容不能被修改。1.11 指針與函

13、數(shù)前面我們講過C語言中函數(shù)傳遞有2中方式：值傳遞和地址傳遞。其中地址傳遞就是指針。此時(shí)形參的改變會影響是實(shí)參的變化。數(shù)組名作為函數(shù)的參數(shù)，它可以作為函數(shù)的形參和實(shí)參，本質(zhì)上還是地址傳遞。以下四種情況都會引起形參和實(shí)參一起變化形參和實(shí)參都是數(shù)組名形參是數(shù)組名，實(shí)參是指針變量形參是指針變量，實(shí)參是數(shù)組名形參和實(shí)參都是指針變量（參見代碼Example9）1.12 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配C語言中動(dòng)態(tài)分配和釋放內(nèi)存是利用函數(shù)malloc()和free()來實(shí)現(xiàn)的.在#include 頭文件中函數(shù)原型：void* malloc(int size); /表示動(dòng)態(tài)分配size個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空間eg: char *pStr

14、 = (char*)malloc(20*sizeof(char);分配20個(gè)char類型內(nèi)存空間，總共20個(gè)字節(jié)eg: int *pNum = (char*)malloc(5 * sizeof(int); 分配5個(gè)int類型的內(nèi)存空間，總共20個(gè)字節(jié)void free(void*); /釋放內(nèi)存空間eg: free(pStr); free(pNum);因?yàn)閙alloc的返回值類型是void*，所以通常要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。注意：只有動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存之后才能用free釋放，對于下面這種情況：int x = 5;int *px = &x;free(px);在這里，px不是動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，而是直接用一個(gè)已有

15、的地址賦給px，但是又用free進(jìn)行了釋放，所以會出現(xiàn)問題，不需要free(px);來釋放。C+中是利用運(yùn)算符new和delete來實(shí)現(xiàn)的。new是一個(gè)單目運(yùn)算符，操作數(shù)為一個(gè)類型名，返回值為指向操作數(shù)類型的指針。為一個(gè)變量分配動(dòng)態(tài)的內(nèi)存的基本格式為：類型類型* 指針變量名 = new 類型名;其中的“new 類型名”通知編譯器：需要開辟的內(nèi)存是用來存儲的值是什么類型，new操作符能根據(jù)這個(gè)類型名自動(dòng)計(jì)算要分配的存儲空間的大小。int* pNum = new int;舉例來說，上述代碼會在運(yùn)行時(shí)為一個(gè)int型數(shù)值分配內(nèi)存，聲明了指向int型的指針pNum，pNum初始為可以用動(dòng)態(tài)申請內(nèi)存的首地

16、址，因此，用指針pNum可訪問這塊內(nèi)存區(qū)域。 申請內(nèi)存的同時(shí)可對該區(qū)域進(jìn)行初始化，對基本的變量類型，下列語句是合法的：int* pNum = new int(8);另外還可以用new分配數(shù)組：數(shù)據(jù)類型 * 指針變量名 = new 類型名n; 通知編譯器動(dòng)態(tài)開辟足以存儲n個(gè)類型為“類型名”的元素的連續(xù)內(nèi)存空間（數(shù)組），并聲明“指針變量名”，指向數(shù)組的第一個(gè)元素。使用new分配內(nèi)存的幾種形式舉例如下：int *p1 = new int;int *p2 = new int(7); /這種是分配一個(gè)int空間，初始化為7int *p3 = new int7; /這種是分配7個(gè)int空間，沒有初始化用n

17、ew動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存之后，要用delete來釋放。使用delete釋放內(nèi)存的幾種形式舉例如下：delete p1;delete p3; /釋放數(shù)組的時(shí)候，要加上。注意：不要使用或釋放已經(jīng)釋放的內(nèi)存塊。例如下面的這個(gè)例子：int* pN1 = new int(8);/申請一個(gè)int型大小的動(dòng)態(tài)內(nèi)存，初始化為8int* pN2 = pN1;/指針間的賦值printf(%dn, *pN1);delete pN2;/釋放掉pN2指向的動(dòng)態(tài)內(nèi)存printf(%dn, *pN1);delete pN1;/釋放掉pN1指向的動(dòng)態(tài)內(nèi)存, 出現(xiàn)錯(cuò)誤在這里pN1和pN2指向的內(nèi)存是同一塊，釋放一次之后，該內(nèi)存塊已經(jīng)釋

18、放，再釋放就會出現(xiàn)錯(cuò)誤。malloc/free 和 new/delete的異同點(diǎn)：malloc和free一般用于語言中的，而且它們是函數(shù)。delete和new通常用于C+中，它們是運(yùn)算符。malloc和new相同點(diǎn)：都能動(dòng)態(tài)的分配內(nèi)存空間不同點(diǎn)：new分配內(nèi)存空間時(shí)會自動(dòng)的調(diào)用構(gòu)造函數(shù)對成員變量進(jìn)行初始化，而malloc不會調(diào)用構(gòu)造函數(shù)。free和delete相同點(diǎn)：都能釋放動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存空間不同點(diǎn)：delete釋放內(nèi)存空間時(shí)會自動(dòng)調(diào)用該類的析構(gòu)函數(shù)，而free不會。1.13 指針常量和常量指針int i = 1; int j = 2;/指針常量(即指針指向的內(nèi)容是常量，不能被修改)const int *pa = &i;/const放在指針之前，有什么作用？保護(hù)指針指向的內(nèi)存塊不能被修改*pa = 7; /非法pa = &j; /合法/常量指針(指針本身是常量，不能再指向其它的地址)int* const pb = &i;/const放在指針之后，有什么作用？保護(hù)指針變量對應(yīng)的內(nèi)存塊不能改變*pb = 7; /合法pb = &j; /非法如果是下面這種情況：const int * const pa = &i;/第一個(gè)c