第7章 指针和指针变量

第七章指针知识目标：●理解指针和指针变量的概念●掌握指针变量的定义与应用●理解指针与数组名之间的关系●掌握指针与数组的综合应用●掌握指针与字符串处理的设计方法●了解指针在函数中的应用能力目标：●理解指针的作用●会通过指针类型使函数返回多个值●会通过指针访问数组元素●会使用指针作为数组的形参、实参●会通过指针访问字符串元素7.1 指针的基本概念指针是Ｃ语言中的重要概念，也是Ｃ语言的重要特色。

使用指针可以有效地表示复杂的数据结构；使用指针可以能方便地使用数组、字符串；使用指针可以使程序更加简洁、紧凑、高效。

计算机硬件系统的内存储器中，拥有大量的存储单元（容量为１字节）。

为了方便管理，必须为每一个存储单元编号，这个编号就是存储单元的“地址”。

每个存储单元都有一个惟一的地址。

变量的实质是计算机给程序分配的一定数量的存储空间，因此变量也有地址，scanf （“%d”，&a）中的&，本质上就是取出a的地址，使得输入的数据根据地址存放到相应的存储空间。

那什么是指针呢？指针其实就是地址，二者同一个概念的两种说法。

只不过指针更形象一些，就像一个针一样，可以指向某个地方。

变量的指针就是变量的地址。

存放变量地址的变量是指针变量。

即在Ｃ语言中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。

因此，一个指针变量的值就是某个变量的地址或称为某变量的指针。

指针与指针变量的关系如图7-1所示。

图7-1 指针与指针变量的关系有了指针变量，我们访问变量就有了两种方式，直接访问和间接访问。

直接访问:按变量名存取变量值，比如：i=3。

间接访问:通过存放变量地址的变量去访问变量，比如图7-1中，i_pointer中存放了i的地址，我们就可以通过它先读取i的地址找到i变量的位置，然后读取i变量的值。

为了表示指针变量和它所指向的变量之间的关系，在程序中用“*”符号表示“指向”，“*”也叫作指针运算符（去内容运算符），是一个与“&”互为相反的运算符。

例如，i_pointer 代表指针变量，而*i_pointer是i_pointer 所指向的变量。

因此，下面两个语句作用相同：i=3;*i_pointer=3;第二个语句的含义是将3 赋给指针变量i_pointer 所指向的变量。

7.2指针变量的定义与引用7.2.1指针变量的定义对指针变量的定义包括三个内容：(1) 指针类型说明，即定义变量为一个指针变量；(2) 指针变量名；(3) 变量值(指针)所指向的变量的数据类型。

其一般形式为：类型说明符*变量名；其中，*表示这是一个指针变量，变量名即为定义的指针变量名，类型说明符表示本指针变量所指向的变量的数据类型。

例如：int *p1;表示p1 是一个指针变量，它的值是某个整型变量的地址。

或者说p1 指向一个整型变量。

至于p1 究竟指向哪一个整型变量，应由向p1 赋予的地址来决定。

再如：int *p2; /*p2 是指向整型变量的指针变量*/float *p3; /*p3 是指向浮点变量的指针变量*/char *p4; /*p4 是指向字符变量的指针变量*/应该注意的是，一个指针变量只能指向同类型的变量，如P3只能指向浮点变量，不能时而指向一个浮点变量，时而又指向一个字符变量。

知识延伸虽然内存地址是没有类型区别的，指针变量既然存放的是指针（地址），按理说可以存放任何类型变量的地址，但为了程序处理方便，指针变量也限定了类型，一旦没有一个指针变量定义成了什么类型，他就只能存放相应类型的变量的地址（或者说指向相应类型的变量）。

7.2.2指针变量的引用知识讲解在引用指针变量是，可能又三种情况：（１）给指针变量赋值。

如：p＝&a；//把a的地址赋给指针变量p指针变量p的值是变量a的地址，p指向a。

（2）引用指针变量指向的变量。

如果已经执行了“p=&a；”则printf（“%d”，*p）；其作用是以整数形式输出指针变量p所指向的变量的值，即变量a的值。

如果有以下赋值语句：*p=6；表示将整数6赋值给p当前所指向的变量，如果p指向了a，则相当于把6赋值给a，即“a=6；”。

（3）引用指针变量的值。

如：printf（“%o”，p）；作用是以八进制的形式输出p的值，如果p指向了a，就是输出a的地址，即&a。

注意：指针运用中，要熟练掌握两个有关的运算符：1) &：取地址运算符。

2) *：指针运算符（或称“间接访问”运算符）。

案例分析题目描述：例7．1 输入ａ和ｂ两个整数，按先大后小的顺序输出ａ和ｂ。

程序代码：#include <stdio.h>void main（）{ int *p1，*p2，*p，a，b；scanf(″%d，%d″，&a，&b);p1＝&a；p2＝&b；If(a<b ){p=p1;p1=p2;p2=p;}printf（″a=%d,b=%d\n″,a,b）；printf（″max=%d,min=%d\n″,*p1,*p2）；｝运行结果：5,9a=5,b=9max=9,min=5程序注解：（1）在分析有关指针的程序时，画图是很好的方法。

编程练习练习7.1 定义两个整形变量、两个整形指针，先使两个整形指针分别指向两个整形变量，并利用指针输出它所指向的变量的值，然后修改其中一个指针的值，使他指向另一个变量，再一次输出两个指针所指向的变量的值。

7.2.3 指针变量作为函数参数知识讲解函数的参数不仅可以是整型、实型、字符型等数据，还可以是指针类型。

它的作用是将一个变量的地址传送到另一个函数中。

参数的传递是“值传递”，单向的，且只能返回一个函数值。

若想在被调函数中改变主调函数中局部变量的值或从一个函数中返回多个值，将如何操作？方法1：采用全局变量（但是破坏了模块的独立性）。

方法2：采用指针作为函数的参数（地址传递）。

案例分析题目描述：例7.2 输入的两个整数按大小顺序输出。

要求用函数处理数据交换，且用指针类型的数据作函数参数。

程序代码：swap(int *p1,int *p2){ int temp;temp=*p1;*p1=*p2;*p2=temp;}main(){int a,b;int *pointer_1,*pointer_2;scanf("%d,%d",&a,&b);pointer_1=&a;pointer_2=&b;if(a<b) swap(pointer_1,pointer_2);printf("\n%d,%d\n",a,b);}运行结果：5,9a=5,b=9max=9,min=5程序注解：swap 是用户定义的函数，它的作用是交换两个变量（a 和b）的值。

swap 函数的形参p1、p2 是指针变量。

程序运行时，先执行main函数，输入a 和b 的值。

然后将 a 和b 的地址分别赋给指针变量pointer_1和pointer_2，使pointer_1 指向a，pointer_2 指向b。

接着执行if 语句，由于a〈b，因此执行swap 函数。

注意实参pointer_1 和pointer_2 是指针变量，在函数调用时，将实参变量的值传递给形参变量。

采取的依然是“值传递”方式。

因此虚实结合后形参p1 的值为&a，p2 的值为&b。

这时p1和pointer_1 指向变量a，p2 和pointer_2 指向变量b。

接着执行执行swap 函数的函数体使*p1 和*p2 的值互换，也就是使a 和b 的值互换。

函数调用结束后，p1和p2 不复存在（已释放），整个指针的变化过程如图7-3所示。

图7-3 指针变化示意图最后在main函数中输出的a 和b 的值是已经过交换的值。

编程练习练习7.2 利用指针作为参数实现数据交换的方法，输入a、b、c3 个整数，按大小顺序输出。

7.3数组的指针和指向数组的指针变量在Ｃ语言中，指针与数组有着密切的关系。

对数组元素，既可以采用数组下标来引用，也可以通过指向数组元素的指针来引用。

采用指针方法处理数组，可以产生代码长度小、运行速度快的程序。

7.3.1 指向数组元素的指针知识讲解一个数组包含若干元素，每个数组元素都在内存中占用存储单元，它们都有相应的地址。

数组名就是数组的首地址，等价于第一个元素的地址，即数组名是指向数组的第一个元素的指针常量，也即数组名是表示数组首地址的地址常量。

数组指针变量说明的一般形式为：类型说明符*指针变量名；其中类型说明符表示所指数组的类型。

从一般形式可以看出指向数组的指针变量和指向普通变量的指针变量的说明是相同的。

例如：int a[10]；/*定义a 为包含10 个整型数据的数组*/int *p；/*定义p为指向整型变量的指针*/应当注意，因为数组为int 型，所以指针变量也应为指向int型的指针变量。

下面是对指针变量赋值：p=&a[0]; 或者p=a;上面两个语句是等价的：知识延伸注意：数组名是个地址常量，其值由系统编译时确定，在运行期间不能改变。

7.3.2 通过指针引用数组元素知识讲解如果p 的初值为&a[0],则：1) p+i 和a+i 就是a[i]的地址，或者说它们指向a数组的第i个元素。

2) *(p+i)或*(a+i)就是p+i或a+i所指向的数组元素，即a[i]。

例如，*(p+5)或*(a+5)就是a[5]。

3) 指向数组的指针变量也可以带下标，如p[i]与*(p+i)等价。

根据以上叙述，引用一个数组元素可以用：1) 下标法，即用a[i]形式访问数组元素。

在前面介绍数组时都是采用这种方法。

2) 指针法，即采用*(a+i)或*(p+i)形式，用间接访问的方法来访问数组元素，其中a是数组名，p是指向数组的指针变量，其处值p=a。

指针与一维数组之间的关系如图7-2所示。

图7-2 指针与一维数组的关系案例分析题目描述：例7.3 多种方法输出数组中的全部元素程序代码1：/*下标法*/main(){int a[10],i;for(i=0;i<10;i++)a[i]=i;for(i=0;i<5;i++)printf("a[%d]=%d\n",i,a[i]);}程序代码2：/*通过数组名计算元素的地址，找出元素的值*/main(){int a[10],i;for(i=0;i<10;i++)*(a+i)=i;for(i=0;i<10;i++)printf("a[%d]=%d\n",i,*(a+i));}程序代码3：/*用指针变量指向元素*/main(){int a[10],I,*p;p=a;for(i=0;i<10;i++)*(p+i)=i;for(i=0;i<10;i++)printf("a[%d]=%d\n",i,*(p+i));}运行结果：1 2 3 4 5 6 7 8 9 0↙1 2 3 4 5 6 7 8 9 0编程练习练习7.3 使用指针应用数组元素的方法编写一个程序，要求实现10个整数的输入，按从小到大排序后输出。