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1、从问题到程序,第七章，指针,程序执行中数据存于内存。 在可用期间数据有确定存储位置，占据一些存储单元。 内存单元的编号：地址。 机器语言通过地址访问数据。高级语言用变量等作为存储单元/地址的抽象。,建立变量就是安排存储。赋值时存入，用值时从中提取 外部变量/静态变量有全局存在期，程序执行前安排存储位置，保持到程序结束。 自动变量在函数调用时安排存储，至函数结束。再调用时重新安排存储。,7.1 地址与指针,变量存在期就是它占据所安排存储的期间。 任何变量在存在期间总有确定存储位置，有固定地址。 寄存器变量可能放在寄存器，无地址。本章不考虑寄存器变量。,变量存在时有地址，地址用二进制编码，因此可能
2、成为程序处理的数据。问题：地址作为数据有什么用？,若程序可以处理对象地址，就可通过地址处理相关对象。 对象（如变量）地址也被作为数据，地址值/指针值。以地址为值的变量称为指针变量/指针(pointer)。,指针是一种访问其他对象的手段，利用这种机制能更灵活方便地实施对各种对象的操作。,指针的主要操作 指针赋值：将程序对象的地址存入指针变量。 间接访问：通过指针访问被指对象。 指针还能保存其他对象的地址。下面讨论以变量为例。,指针p保存着变量x地址，也说指针p指向x。图示：,在C中使用指针常能写出更简洁有效的程序。有些问题必须用指针处理。 指针在大型复杂软件中使用广泛。指针使用的水平是评价人的C
3、程序设计能力的重要方面。 C指针灵活/功能强。掌握有难度，易用错，应特别注意。应特别注意使用指针的常见错误，注意！,指针是变量，可赋值，其指向可以改变。 现在p指向x，以后可能指向y。 通过p访问被指对象的语句目前访问x，后来就访问y。这种新的灵活性很有用。,7.2 指针变量的定义和使用,指针有类型，只能保存特定类型的变量的地址 指向int的指针p只能指向int变量。p所指也看作int，从p间接访问当作int。常说int指针p1等。,定义指针需指明指向类型。定义指向int的指针变量： int *p, *q; 指针变量可以与其他变量一起定义： int *p, n, a10, *q, *p1, m
4、;,指针是变量，可赋值取值，有定义域与存在期。应赋给类型正确的指针值，取出的值是特定类型的指针值。 用(int*)表示整型指针的类型，其他类似。,指针操作 取地址运算符& 和间接访问操作 *。都是一元运算符,取地址运算 ,多个指针可能同时指向同一变量。变量相等是值相等，两个指针变量相等说明它们指向程序里同一东西。,间接运算 间接运算得到被指针所指的变量，这种表达式可以像普通变量一样使用。设p指向n。间接赋值： *p = 17; 这里写*p相当于直接写n。另一个赋值： m = *p + *q * n; /* 访问n三次 */,+ *p; /* 使变量n的值加1，变成18 */ (*p)+; /*
5、 使变量n的值再加1，变成19。*/ *p += *q + n; /* 变量n被赋以新值57 */ q = /* 指针q指向了数组a的元素 */,指针作为函数参数 指针作为函数参数有特殊意义，利用这种参数可写出能修改调用时环境的函数。 函数调用处的环境指在调用函数的位置能访问的变量全体。 前面函数的特点：可使用调用处环境中变量的值（通过参数），但不能修改这些变量（数组参数除外）。 在函数f里调用g，可将f的局部变量作为实参。但用g改变f局部变量的唯一方法是将g的返回值赋给f的局部变量。 这种方法局限性太强，例如无法在一个函数调用中修改两个局部变量的值。利用指针可以改变这种情况。,例：定义函数s
6、wap，希望用它交换两个变量的值。因为要改变两个变量，无法通过返回值解决。,下面定义不行： void swap0 (int x, int y) int t = x; x = y; y = t; int f() int a = 5, b = 10; swap0(a, b); /*不行*/ ,函数内修改形参，不会改变调用时的实参。,分析：要（在一函数里）通过调用函数g修改调用处的变量（如局部变量），必须在g里掌握这个变量。,用指针可以解决问题。 把m的地址（也是值）通过指针参数p传给g，函数内对p间接访问就能操作m，包括对m赋值（改变m）。,例，通过函数调用把变量值设置为3： void set3(
7、int * np) *np = 3; 使用实例： int main() int n, m; set3( ,请回忆scanf的情况。,通过参数改变调用环境的方案包括三方面： 函数定义中用指针参数； 函数内用间接操作实际变量； 调用时以被操作变量的地址作为实参。 函数swap可定义为： void swap(int *p, int *q) int t = *p; *p = *q; *q = t; 交换变量m和n的值，调用形式是： swap(,swap的参数类型是(int *)，实参必须是合法的整型变量的地址。,设有变量定义： int a10, k; 调用swap的实例： swap(,介绍标准库函数s
8、canf时，强调在接受输入的变量前必须写&，就是将变量的地址传给scanf。 scanf采用与swap一样的技术，通过间接访问为指定变量赋值，把输入的值赋给指定变量。,例：改造上章输入整数值并检查值范围的函数，引进指针参数，使之能更好处理输入错误。 前面实现里用特殊整数值指明输入出错，有很大缺点（可能不存在合适的值）。 指针参数提供了另一种方法：,函数增加一个指针参数，通过它送回读入值。用函数返回值传递函数执行的状态信息。 返回1表示输入成功，0表示输入未能正常完成。,新函数定义： int getnumber(char prompt, int imin, int imax, int repea
9、t, int *np) int i; for (i = 0; repeatimax) printf(“Correct range %d, %d.n“, imin, imax); while (getchar() != n) ; else return 1; return 0; ,前面的调用现在可以重写为： getnumber(“Choose a range 0, n. Input n: “, 2, 32767, 5, ,更合适的调用形式： if (getnumber(“Your guess: “, 0, m-1, 5, &guess) = 0) /* 处理输入出错的程序片段 */ 这类函数的形
10、参为指针，实参必须是合法变量地址。,这里可以看到标准库函数scanf的样子。通过返回值表示函数的工作情况，是一种常用技术。,与指针有关的一些问题 空指针值：一个特殊指针值，表示指针变量闲置（未指向任何变量）。唯一对任何指针类型都合法的值 空指针值用0表示，标准库专门定义了符号常量 NULL p = NULL; 和 p = 0; 相同 前一写法易看到是指针，用时必须包含标准头文件。,指针初始化 指针变量定义时可用合法指针值初始化： int n, *p = 若没有初始化，外部指针和局部静态指针自动初始化为用空；局部自动指针不自动初始化。,指针使用中的常见错误 使用指针的最常见错误是非法间接访问：在
11、指针未指向合法变量的情况下做间接。如： int f (.) int *p, n = 3; *p = 2; . p没有初始化，没有指向合法变量。,“悬空指针”指值不是（当时）合法的变量地址的指针变量，也常被称为“野指针”。 间接访问悬空指针是严重错误，后果可能很严重。,常见错误写法（设p是悬空int指针，n是int变量）： swap(p, 编译程序不能发现scanf的错误。有些系统可能对第一个例子（假设p未初始化）给出警告。 间接访问空指针也同样无理，是非法的。,通用指针 类型(void*)，可以指向任何变量。声明： int n, *p; double x, *q; void *gp1,*gp2
12、;,任何指针值可以赋给通用指针（不必转换）。例： gp1 = / gp2指向x,若通用指针gpt指向g，g类型是指针pt的指向类型，将gpt赋给pt（要写强制转换）通过pt保证正确访问g。gp1 = /*不合法，q是(double*) */,其他使用方式没有任何保证。 编译程序不能识别强制转换错误。,指针类型转换并不改变指针值 将整型变量n的地址赋给通用指针gpt，gpt存的就是n的地址。赋回整型指针不会有问题。 将该地址赋给double指针，就造成了混乱。,指针类型代表一种观点。被整型指针所指的变量总看成是整型的变量；被双精度指针指向。 指针转换是观点转换。从整型指针转换到通用指针就是丢掉类
13、型信息。保证恢复到原有类型（转回整型指针），被指对象还可用。,通用指针不能做间接运算 被普通指针指向的变量的类型明确，间接后可以作为该类型的变量使用 通用指针可以指向任何变量，通过通用指针间接访问的意义无法确定。通用指针没提供被指对象的类型信息，所以不能通过它们直接使用被指对象 通用指针最无用，唯一用途就是提供指针值 标准库的某些函数使用了通用指针（后面会看到）,7.3 指针与数组,C指针与数组关系密切，以指针为媒介可以完成各种数组操作。常能使程序更加简洁有效。 用指针做数组操作同样要特别注意越界错误。 指针和数组的关系是C语言特有的，除了由C派生出的语言（如C+），一般语言中没有这种关系。,
14、指向数组元素的指针 类型合适的指针可以指向数组元素。假定有定义： int *p1, *p2, *p3, *p4; int a10 = 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10;,可以写： p1 = ,p4没指向a的元素，是指向a最后元素向后一个位置。 C语言保证这个地址存在，但写 *p4 是错误的。,写数组名得到数组首元素地址，元素类型的指针值。 “p1 = ,指针运算 当指针p指向数组元素时说p指到了数组里。这时由p可以访问被p指的元素，还可访问数组的其他元素。 例：p1指向a首元素，值合法（a0的地址），p1+1也合法（a1的地址）。p1+2、p1+3、也合法，分别为a其他元素的地址。由它
15、们可间接访问a各元素。,例： *(p1 + 2) = 3;/* 给a2赋值 */ p2 = p1 + 5; /* 使p2指向a5 */,也可由指向非首元素的指针出发访问数组其他元素： *(p2 + 2) = 5; /* 给a7赋值 */ 可用减法访问所指位置之前的元素： *(p2 - 2) = 4; /* 给a3赋值 */,通过指针访问数组元素时必须保证不越界。 运算取得的指针值（即使不间接访问）必须在数组范围内（可过末元素一位置），否则无定义。 这类运算称为“指针运算”。其他常用指针运算： 用指针运算得到的值做指针更新： p2 = p2 - 2; /* 这使p2改指向a3 */,用增/减量操
16、作做指针更新（指针应指在数组里）： p3 = p2; +p3; -p2; p3 += 2; 如果两指针指在同一个数组里，可以求差，得到它们间的数组元素个数（带符号整数）。 n = p3 p2; /* 也可以求 p2 p3 */,指在同一个数组里的指针可以比较大小： if (p3 p2) 当p3所指的元素在p2所指的元素之后时条件成立（值为1），否则不成立（值为0）。两个指针不指在同一数组里时，比较大小没有意义。,两个同类型指针可用 = 和 != 比较相等或不等；任何指针都能与通用指针比较相等或不等，任何指针可与空指针值（0或NULL）比较相等或不等。 两指针指向同一数据元素，或同为空值时它们相等。,数组写法与指针写法 如果一个指针指在一个数组里，通过指针访问数组元素的操作也可用下标形式写。 设p1指向数组a0，p3指向a5。可写： p13 = 5; p32 = 8; p13一类写法称为数
