C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版）課件：指針-對(duì)存儲(chǔ)信息的引用機(jī)制

指針—對(duì)存儲(chǔ)信息的引用機(jī)制8.1指針的概念8.2通過(guò)指針引用變量的值8.3通過(guò)指針引用一維數(shù)組元素8.4通過(guò)指針引用二維數(shù)組8.5通過(guò)指針引用字符串8.6通過(guò)指針調(diào)用函數(shù)8.7多重指針與指針數(shù)組8.8用于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的指針型函數(shù)實(shí)操訓(xùn)練課外練習(xí)

8.1指?針?的?概?念

指針是什么？為什么通過(guò)指針可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器中的信息？指針的一般意義大家都不會(huì)陌生，那就是建立一種指向，如儀器儀表的指針，路標(biāo)指針等。C語(yǔ)言指針也是建立一種指向，只是指向的是存儲(chǔ)器單元，按其所指訪問(wèn)存儲(chǔ)器單元中的信息。要理解C語(yǔ)言中指針的內(nèi)涵，需了解對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)機(jī)制。

計(jì)算機(jī)對(duì)存儲(chǔ)器是按地址進(jìn)行訪問(wèn)的。存儲(chǔ)器包含大量的信息單元，為能方便地訪問(wèn)需要的信息單元，每一個(gè)單元都有一個(gè)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)稱(chēng)為地址。要訪問(wèn)某一個(gè)單元，只要給出該單元的地址，就能準(zhǔn)確引用該單元信息。打個(gè)通俗的比方，一個(gè)樓房包含許多房間，為能方便地尋找某個(gè)房間，給每一個(gè)房間編一個(gè)號(hào)碼，知道了房號(hào)就能準(zhǔn)確地找到這個(gè)房間。由此可知，地址就是對(duì)存儲(chǔ)器單元的指向，即給出地址就能訪問(wèn)存儲(chǔ)器單元，訪問(wèn)存儲(chǔ)器單元必須有地址。C語(yǔ)言中的指針就是存儲(chǔ)器單元的地址，也可以反過(guò)來(lái)說(shuō)，地址就是存儲(chǔ)器單元的指針。簡(jiǎn)言之，指針就是地址，地址就是指針。因此，指針是對(duì)存儲(chǔ)器單元信息的一種引用機(jī)制。

地址屬于一個(gè)與存儲(chǔ)器硬件特性相關(guān)的概念。在高級(jí)語(yǔ)言中，編程人員不涉及計(jì)算機(jī)的硬件特性，對(duì)硬件資源的分配與處理由編譯系統(tǒng)來(lái)完成。在前面學(xué)習(xí)變量、數(shù)組、函數(shù)時(shí)，僅是按語(yǔ)言規(guī)定進(jìn)行定義，按所定義的符號(hào)名稱(chēng)進(jìn)行引用，未涉及按地址引用的問(wèn)題。事實(shí)上，程序在編譯時(shí)，系統(tǒng)給定義的數(shù)據(jù)對(duì)象或函數(shù)都要分配相應(yīng)的存儲(chǔ)單元，符號(hào)名稱(chēng)也具有相應(yīng)的地址值，符號(hào)名實(shí)際上標(biāo)識(shí)了一個(gè)存儲(chǔ)單元的地址。

比如，在一個(gè)程序中定義了3個(gè)整型變量i、j、k，程序編譯時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)給3個(gè)變量分別分配4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元，單元中存儲(chǔ)變量的值，i、j、k也分別具有相應(yīng)的地址值。假定3個(gè)變量的值分別為2、4、8，編譯時(shí)給i、j、k分配的地址值分別是1000、1004、1008，其存儲(chǔ)情況如圖8.1所示。

圖8.1數(shù)據(jù)引用示意圖

在程序中，用變量名引用變量的值，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部執(zhí)行時(shí)，是按變量名所具有地址值的單元引用其存儲(chǔ)內(nèi)容。例如：

printf(“%d”，i)；

輸出結(jié)果是1000地址單元的內(nèi)容“2”。

又如：

printf(“%X”，&i)；

則輸出變量i的地址值“1000”。

對(duì)存儲(chǔ)器單元的訪問(wèn)有兩種方式：一種是直接訪問(wèn)，另一種是間接訪問(wèn)。

直接訪問(wèn)是直接引用地址所指向單元中的內(nèi)容。按變量名引用變量的值屬于直接訪問(wèn)。

間接訪問(wèn)是將欲訪問(wèn)變量的地址存放在另一個(gè)變量中，先通過(guò)該變量取得欲訪問(wèn)變量的地址，再按這個(gè)地址引用變量的值。打個(gè)通俗的比方，從一個(gè)抽屜中存取東西，人們也可采取兩種方式：一種是將一個(gè)抽屜A的鑰匙帶在身上，需要時(shí)直接用A抽屜鑰匙，打開(kāi)A抽屜，存取所需東西；另一種是將A抽屜鑰匙放在另一抽屜B中，鎖起來(lái)，需要打開(kāi)A抽屜時(shí)，先要用B鑰匙打開(kāi)B抽屜，取出A鑰匙后，再打開(kāi)A抽屜，才能存取其中的東西。這就是一個(gè)間接訪問(wèn)的過(guò)程。

例如，我們將i變量所標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)單元的地址(1000)存放在i_pointer變量中，現(xiàn)要引用i變量的值，先要訪問(wèn)i_pointer變量，從中取得i變量的地址，然后才能按此地址所指向的i變量取得所需要的值。訪問(wèn)過(guò)程如圖8.1所示。

為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)變量的間接訪問(wèn)，需引入另外一種變量，稱(chēng)之為指針變量。如果一個(gè)變量專(zhuān)門(mén)用來(lái)存放另一個(gè)變量的地址(即指針)，則稱(chēng)這個(gè)變量為指針變量。也就是說(shuō)，指針變量的值是地址(即指針)。

從存儲(chǔ)器的訪問(wèn)機(jī)制，我們引入了“指針”和“指針變量”，弄清楚這兩個(gè)概念的內(nèi)涵，對(duì)學(xué)習(xí)本章后續(xù)內(nèi)容是至關(guān)重要的。

8.2通過(guò)指針引用變量的值

怎樣通過(guò)指針引用變量的值？從上節(jié)已知，通過(guò)指針可以引用變量的值，通過(guò)指針變量可以實(shí)現(xiàn)變量值的間接引用。使用指針和指針變量給變量值的引用帶來(lái)了許多靈活多變的方法和技巧，請(qǐng)讀者在本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中認(rèn)真體會(huì)。

8.2.1指針變量的定義與初始化

在程序中怎樣使用指針變量？

指針變量是有別于普通變量的，也必須先定義后使用。

指針變量定義的一般形式為

基類(lèi)型符*指針變量名；

其中，基類(lèi)型符是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型關(guān)鍵字，如int、float、char、double等，用來(lái)指定所定義指針變量可以指向的變量類(lèi)型，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是指針變量所指的數(shù)據(jù)對(duì)象的類(lèi)型。

“*”規(guī)定了所定義的變量是指針型變量。反過(guò)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有此星號(hào)，那就成為普通變量的定義了。

指針變量名是所定義的指針變量的標(biāo)識(shí)符，其命名規(guī)則同普通變量定義中的變量名

一樣。

注：*和指針變量名之間可以有空格，也可以沒(méi)有空格，兩者均可。

下面是指針變量定義的幾個(gè)例子：

int*pi1；

語(yǔ)句定義了1個(gè)指針變量pi1，它只可以指向整型變量。

char*pc1，*pc2；

語(yǔ)句定義了2個(gè)指針變量pc1和pc2，它們只可以指向字符型變量。

float*pf1，*pf2，*pf3；

語(yǔ)句定義了3個(gè)指針變量pf1、pf2和pf3，它們只可以指向?qū)嵭妥兞俊?/p>

定義了指針變量，僅聲明了所定義的變量是指針類(lèi)型和可指向的變量類(lèi)型，并沒(méi)有確定的指向，也就是說(shuō)，沒(méi)有具體指向哪一個(gè)變量或存儲(chǔ)器單元。打個(gè)通俗的比方，我們加工出一些指針，在沒(méi)有安裝到某一個(gè)儀器儀表前，它們沒(méi)有具體的指向。要使所定義的指針變量指向某一個(gè)變量，必須將指針變量初始化，將所要指向變量的地址賦給指針變量。指針變量中只能存放地址(即指針)。若要給指針變量賦數(shù)值則毫無(wú)意義。

指針變量初始化可有兩種方式：一是先定義指針變量，然后進(jìn)行初始化；二是定義指針變量的同時(shí)初始化。

這是一個(gè)先定義指針變量再初始化的例子。下面則是一個(gè)定義指針變量的同時(shí)初始化的例子：

注意：定義指針變量可指向變量的類(lèi)型與初始化賦地址的變量類(lèi)型必須保持一致，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。如下面的初始化是錯(cuò)誤的。

因定義的兩個(gè)指針變量是指向整型數(shù)據(jù)的，而變量a、b被定義為實(shí)型，所以出現(xiàn)了類(lèi)型不一致的錯(cuò)誤。

8.2.2指針變量的引用

通過(guò)指針變量怎樣間接引用變量的值？

在指針變量的引用中要使用兩個(gè)運(yùn)算符“&”和“*”。“&”是取地址運(yùn)算符，例如&a是取變量a的地址；“*”是間接引用運(yùn)算符，其后跟指針變量，是取該指針變量所指向的數(shù)據(jù)，例如?*p表示指針變量p所指向的數(shù)據(jù)。

指針變量有兩種引用：一是通過(guò)指針變量引用所指向變量的值，也就是說(shuō)，通過(guò)指針變量實(shí)現(xiàn)變量值的間接引用；二是指針變量是變量，其值也可以引用，只不過(guò)引用的是地址(指針)值。下面通過(guò)兩個(gè)例子來(lái)說(shuō)明兩種引用和指針變量的應(yīng)用。

例8.1分析下面程序的運(yùn)行結(jié)果：

分析：程序中第1個(gè)printf函數(shù)調(diào)用中，輸出變量a、b的值，屬于變量值的直接引用，對(duì)應(yīng)執(zhí)行結(jié)果的第1行；第2個(gè)printf函數(shù)調(diào)用中，輸出指針變量pointer_1、pointer_2所指向變量的值，pointer_1指向變量a，pointer_2指向變量b，屬于變量值的間接引用，對(duì)應(yīng)執(zhí)行結(jié)果的第2行；第3個(gè)輸出函數(shù)調(diào)用中，以十六進(jìn)制格式輸出指針變量pointer_1、pointer_2的值，即變量a、b的地址，也屬于變量值的直接引用，其地址值是系統(tǒng)分配的。

例8.2利用指針?lè)椒▽?shí)現(xiàn)：輸入兩個(gè)整數(shù)，按先大后小的順序輸出。

編程思路：輸入兩個(gè)整數(shù)，分別賦給兩個(gè)變量，比較兩個(gè)變量的值，利用指針變量可以不交換兩個(gè)變量的值，而只交換兩個(gè)指針變量的值(即改變指向)。

分析：輸入值2、8，即a<b，指針變量p1和p2的值進(jìn)行交換。交換前的情況如圖8.2(a)所示，交換后的情況如圖8.2(b)所示。

從圖可以看出，變量a、b的值并未交換，交換了指針變量p1、p2的值，實(shí)際上改變了指向，p1原指向a，交換值后指向b，p2原指向b，交換值后則指向a。這樣輸出*p1、*p2時(shí)，就輸出變量b和變量a的值。

if語(yǔ)句中采用了兩個(gè)指針變量值的交換{p=p1;p1=p2;p2=p；}，可改為{p1=&b；p2=&a;}，效果是一樣的。圖8.2指針變化示意圖

8.2.3指針變量作函數(shù)參數(shù)

指針變量作函數(shù)參數(shù)傳遞什么值？函數(shù)之間能建立什么聯(lián)系？

在“函數(shù)”一章的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)知道，變量作函數(shù)的參數(shù)，把實(shí)參變量的值傳遞給形參變量。指針變量也可作函數(shù)的參數(shù)，由于指針變量的值是地址(即指針)，因此實(shí)參與形參之間傳遞的是指針，在被調(diào)函數(shù)中按指針的指向可得到變量的值。下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明指針變量作函數(shù)的參數(shù)時(shí)指針傳遞的過(guò)程。

例8.3例8.2(輸入兩個(gè)整數(shù)，按先大后小的順序輸出)中，用指針變量作參數(shù)的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并分析參數(shù)傳遞及其處理過(guò)程。

編程思路：用一個(gè)子函數(shù)實(shí)現(xiàn)交換兩個(gè)變量的值，主函數(shù)中判斷兩數(shù)大小，需要交換時(shí)調(diào)用子函數(shù)，指針變量作函數(shù)參數(shù)，傳遞指針。

分析：程序運(yùn)行時(shí)先執(zhí)行主函數(shù)，輸入2、8，分別賦給變量a、b，兩個(gè)指針賦值語(yǔ)句使兩個(gè)指針變量分別指向變量a、b，如圖8.3(a)所示。執(zhí)行if語(yǔ)句，判斷a<b，調(diào)用swap函數(shù)，兩個(gè)指針變量pointer_1、pointer_2的值(地址)傳遞給形參指針變量，使p1的值為&a，p2的值為&b，此時(shí)對(duì)應(yīng)的實(shí)參和形參指向同一個(gè)變量，如圖8.3(b)所示。執(zhí)行swap函數(shù)，使p1、p2指向的兩個(gè)變量的值交換，如圖8.3(c)所示。函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，形參p1、p2被釋放，即解除對(duì)變量a、b的指向，但在swap函數(shù)中的操作結(jié)果卻保留在變量a、b中，調(diào)用返回后輸出的a、b是交換后的值，如圖8.3(d)所示。圖8.3例8.3函數(shù)調(diào)用參數(shù)傳遞示意圖

通過(guò)本例應(yīng)該深刻理解，指針變量作函數(shù)參數(shù)，實(shí)參傳遞地址(指針)給形參，使對(duì)應(yīng)的實(shí)參指針變量和形參指針變量指向同一個(gè)變量(存儲(chǔ)單元)，在被調(diào)函數(shù)中通過(guò)形參指針變量對(duì)所指向的變量(存儲(chǔ)單元)的操作結(jié)果在主函數(shù)中引用，相當(dāng)于通過(guò)被操作的變量(存儲(chǔ)單元)傳送了值。這樣就給函數(shù)間增加了一種數(shù)據(jù)傳遞的渠道。需特別注意：通過(guò)實(shí)參和形參所指向變量值的傳遞是雙向的(在主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)中都可以引用變量的值)，但實(shí)參指針變量向形參指針變量傳遞地址值仍是單向傳遞，也就是說(shuō)，形參值不可能傳遞給實(shí)參，因?yàn)楹瘮?shù)調(diào)用結(jié)束后，形參就不復(fù)存在了。

變量作函數(shù)參數(shù)，函數(shù)調(diào)用只能得到一個(gè)返回值(即函數(shù)值)，使用指針變量作函數(shù)參數(shù)可以得到多個(gè)操作變量的值。如果想通過(guò)函數(shù)調(diào)用得到n個(gè)操作數(shù)據(jù)，只需在函數(shù)中設(shè)置n個(gè)指針變量參數(shù)，函數(shù)調(diào)用時(shí)，將n個(gè)變量的指針傳遞給形參，在被調(diào)函數(shù)中通過(guò)形參指針變量對(duì)所指向變量進(jìn)行操作，在主調(diào)函數(shù)中就可得到操作結(jié)果。下面通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明。

例8.4輸入3個(gè)整數(shù)，按由大到小的順序輸出。

編程思路：對(duì)3個(gè)數(shù)排序，必須兩兩比較，根據(jù)大小關(guān)系進(jìn)行交換。這樣，需要3次比較，可能需要3次兩數(shù)的交換操作。為避免交換操作的重復(fù)書(shū)寫(xiě)，可設(shè)計(jì)兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)兩數(shù)的交換功能，另一個(gè)函數(shù)進(jìn)行兩數(shù)比較，根據(jù)判定結(jié)果調(diào)用交換函數(shù)。

分析：在主函數(shù)中使指針變量pi1、pi2、pi3分別指向變量a、b、c，exchange(pi1,pi2,pi3)函數(shù)調(diào)用，將變量a、b、c的地址值分別傳遞給形參指針變量pj1、pj2、pj3。exchange(int*pj1,int*pj2,int*pj3)中，通過(guò)形參指針變量的間接引用來(lái)比較a與b、a與c、b與c，如果前者小于后者，調(diào)用swap函數(shù)，將對(duì)應(yīng)變量的地址傳遞給形參指針變量pk1、pk2。在swap(int*pk1,int*pk2)中利用形參指針變量的間接引用來(lái)實(shí)現(xiàn)所指向變量值的交換。

8.3通過(guò)指針引用一維數(shù)組元素

怎樣通過(guò)指針引用一維數(shù)組元素？在“數(shù)組”一章中已經(jīng)知道，在程序中定義一個(gè)一維數(shù)組，程序編譯時(shí)，系統(tǒng)給數(shù)組分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，按順序存放數(shù)組元素，數(shù)組存儲(chǔ)區(qū)有一個(gè)首地址，每一個(gè)數(shù)組元素都有一個(gè)存儲(chǔ)單元地址。顯然，通過(guò)指針可以引用數(shù)組元素，通過(guò)指針變量可以實(shí)現(xiàn)數(shù)組元素的間接引用，而且可以采用靈活多樣的方式來(lái)引用數(shù)組元素。

8.3.1一維數(shù)組的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與指針

如何建立數(shù)組元素與其指針的對(duì)應(yīng)關(guān)系？

一維“數(shù)組”的存儲(chǔ)是系統(tǒng)根據(jù)所定義的類(lèi)型，按元素順序分配一個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)空間。類(lèi)型規(guī)定了數(shù)組元素的存儲(chǔ)長(zhǎng)度，即一個(gè)元素所占的存儲(chǔ)字節(jié)數(shù)。char型數(shù)組一個(gè)元素占一個(gè)字節(jié)，int型數(shù)組一個(gè)元素占2個(gè)或4個(gè)字節(jié)，float型數(shù)組一個(gè)元素占4個(gè)字節(jié)，double型數(shù)組一個(gè)元素占8個(gè)字節(jié)。例如，有語(yǔ)句“inta[5]={1，3，5，7，9}；”，假定編譯系統(tǒng)分配的存儲(chǔ)區(qū)首地址是2000，則存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖8.4所示。圖8.4一維數(shù)組存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

在C語(yǔ)言中，可以不使用存儲(chǔ)地址來(lái)引用數(shù)組元素，而以數(shù)組名代表數(shù)組存儲(chǔ)首地址(指針)，以數(shù)組元素的引用符號(hào)取地址運(yùn)算符代表元素地址(指針)。如a表示所定義數(shù)組首地址，&a[0]表示第0個(gè)元素地址，&a[1]表示第1個(gè)元素地址，……

知道數(shù)組及數(shù)組元素指針后，就可以定義指針變量來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)組元素的間接引用。例如：

“p=a；”可以置換成“p=&a[0]；”，這兩個(gè)語(yǔ)句是等效的，都使指針變量p指向所定義數(shù)組的首元素。

注意：數(shù)組名就表示數(shù)組首地址，一個(gè)數(shù)組元素相當(dāng)于一個(gè)變量，必須用“&”才能得到元素地址。

8.3.2一維數(shù)組指針調(diào)整與指針變量的運(yùn)算

如何調(diào)整指針及其對(duì)數(shù)組元素的指向？

對(duì)一維數(shù)組指針進(jìn)行一些調(diào)整運(yùn)算，可以產(chǎn)生靈活引用數(shù)組元素的方法，但指針的調(diào)整運(yùn)算也容易引發(fā)錯(cuò)誤，因此一定要弄清楚指針調(diào)整運(yùn)算的作用和意義。

1．使指針指向下一個(gè)元素：p+1，p++，++p

這3種運(yùn)算都可以使指針從當(dāng)前元素指向下一個(gè)元素。注意指針變量加1不是指針變量值加1的結(jié)果，而是下一個(gè)元素的地址值。如圖8.4所定義的數(shù)組，若“p=a；”或“p=&a[0]；”，p的值是2000，p+1后使指針指向元素a[1]，p+1的值是2004，而不是2001。若“p=&a[2]；”，p的值是2008，p+1后使指針指向元素a[3]，p+1的值是2012，而不是2009。由此可以理解為：指向數(shù)組指針變量的運(yùn)算，是以元素個(gè)數(shù)為單位的邏輯指針運(yùn)算，而不是純地址值的運(yùn)算。

p++和++p都可以使指針指向下一個(gè)元素，但引用元素時(shí)就有區(qū)別了。若“p=&a[2]；”，則*(p++)是先引用元素a[2]，再使p指針指向a[3]；*(++p)先使指針指向a[3]，再引用，引用的元素是a[3]。

2．使指針指向前一個(gè)元素：p-1，p--，--p

這3種運(yùn)算都可以使指針從當(dāng)前元素指向前一個(gè)元素。它們對(duì)指針的調(diào)整作用類(lèi)似于加1運(yùn)算。

p--、--p也是以元素個(gè)數(shù)為單位的邏輯指針運(yùn)算，而不是純地址值的運(yùn)算。

3．使指針指向第i個(gè)元素：a+i(a是所定義的數(shù)組名)，p+i

這兩種運(yùn)算都可以使指針指向第i個(gè)元素，但有本質(zhì)的不同。a代表數(shù)組的首地址，也是首元素的地址，a屬于常量，a+i是數(shù)組中第i個(gè)元素的指針。p是指針變量，可以是數(shù)組中任一元素的指針，p+i是從當(dāng)前所指元素后移到第i個(gè)元素的指針。若“p=a；”或“p=&a[0]；”，則a+i和p+i是一樣的，*(a+i)和*(p+i)都是引用數(shù)組a中的第i個(gè)元素。若“p=&a[2]；”，則*(p+i)是引用a[2]后的第i個(gè)元素，即引用的元素是a[2+i]。

4．使指針指向前第i個(gè)元素：p-i

p-i是指針從p當(dāng)前所指的元素指向前第i個(gè)元素。例如“p=&a[4];”，則*(p-2)引用的是a[2]。注意，a-i是沒(méi)有意義的。

5．p2-p1運(yùn)算的意義

如果兩個(gè)指針變量p1、p2都指向同一數(shù)組，p2>p1，則p2-p1是兩個(gè)指針之間的元素個(gè)數(shù)。例如：

8.3.3通過(guò)指針引用數(shù)組元素

如何通過(guò)指針或指針變量引用數(shù)組元素？二者有何區(qū)別？

在“數(shù)組”一章中已經(jīng)介紹了“下標(biāo)法：a[i]”的形式引用數(shù)組元素。通過(guò)指針?lè)ǎ匆?(a+i)或*(p+i)形式引用數(shù)組元素，將使程序設(shè)計(jì)更方便和靈活。下面通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明通過(guò)指針引用一維數(shù)組元素的方法。

例8.5一維數(shù)組的輸入與輸出。

下面用4種數(shù)組元素的引用方法編寫(xiě)程序，請(qǐng)認(rèn)真分析并體會(huì)數(shù)組元素的引用方法與編程技巧。

(1)下標(biāo)法。

(2)指針?lè)ā?/p>

運(yùn)行結(jié)果同下標(biāo)法。程序中使用了數(shù)組元素指針a+i和指針?lè)ㄒ脭?shù)組元素：*(a+i)。

(3)指針變量法(使用p++和*(p++))。思考：將*(p++)改為*(p+i)，影響程序的正確性嗎？?jī)蓚€(gè)“p=a；”語(yǔ)句的作用是什么？如果去掉第2個(gè)“p=a；”語(yǔ)句，程序的執(zhí)行結(jié)果會(huì)正確嗎？為什么？

(4)指針變量法(使用p++和*(--p))。

分析：顯然，程序運(yùn)行結(jié)果以逆序輸出。這是因?yàn)檠h(huán)輸入后，p指向最后一個(gè)元素之后，輸出中使用*(--p)先使p減1，指向前一個(gè)元素，從而產(chǎn)生了從后向前的輸出順序。

例8.6輸出一個(gè)數(shù)組中序號(hào)為0，3，6，9，…的元素。

8.3.4一維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)

一維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)傳遞什么值？函數(shù)間建立什么聯(lián)系？

用一維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)，實(shí)參向形參傳遞數(shù)組首地址，使形參指針和實(shí)參指針指向同一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ)區(qū)。在調(diào)用函數(shù)期間，如果改變了形參數(shù)組的值，也就改變了實(shí)參數(shù)組的值，在主調(diào)函數(shù)中就可以引用改變后的值。如有下面定義的函數(shù)關(guān)系，則存儲(chǔ)區(qū)共享情況如圖8.5所示。圖8.5函數(shù)調(diào)用共享數(shù)組存儲(chǔ)區(qū)示意圖

數(shù)組指針可用數(shù)組名和指向數(shù)組的指針變量?jī)煞N形式傳遞。實(shí)參可以是數(shù)組名或指針變量，形參是接收實(shí)參傳遞的數(shù)組首元素地址的，應(yīng)該是指針變量。但因C語(yǔ)言程序編譯時(shí)是把形參數(shù)組名作為指針變量處理的，這樣形參也可以是數(shù)組名。數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)，實(shí)參與形參可有表8.1列出的組合關(guān)系。

例8.7將一個(gè)數(shù)組中n個(gè)元素按相反的順序存放。

編程思路：定義n個(gè)元素的數(shù)組a，將a[0]與a[n-1]對(duì)換，再將a[1]與a[n-2]對(duì)換，……，直到將a[int(n-1)/2-1]與a[int(n-1)/2]對(duì)換。顯然，兩元素對(duì)調(diào)用循環(huán)結(jié)構(gòu)程序很容易實(shí)現(xiàn)。設(shè)“兩個(gè)位置指示”變量i和j，i指向首元素，其初值為0；j指向尾元素，其初值為n-1。使當(dāng)前所指示的兩個(gè)元素交換，然后調(diào)整指針，使i的值加1，j的值減1，如此循環(huán)，直到i=int(n-1)/2，即直到兩指針指向中間兩相鄰的元素。其操作關(guān)系如圖8.6所示。圖8.6例8.7操作關(guān)系圖

下面用4種參數(shù)組合分別編寫(xiě)程序。

(1)用一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)交換，實(shí)參用數(shù)組名，形參用數(shù)組名。

分析：在定義函數(shù)inv時(shí)，形參是數(shù)組名x，形參數(shù)組沒(méi)有定義大小，用n來(lái)接收數(shù)組元素個(gè)數(shù)。因?yàn)榫幾g系統(tǒng)把形參數(shù)組名作為一個(gè)指針變量處理，并不開(kāi)辟數(shù)組空間。在主函數(shù)中，函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句“inv(a,10)；”實(shí)參是數(shù)組名和數(shù)組元素個(gè)數(shù)，把數(shù)組首元素地址傳遞給形參數(shù)組名x，數(shù)組元素的個(gè)數(shù)傳遞給形參n，使形參x指向?qū)崊?shù)組，在inv中操作數(shù)組，實(shí)際上就是實(shí)參數(shù)組。用函數(shù)名作為形參，可以用“下標(biāo)法”引用形參數(shù)組元素，有些人習(xí)慣這種直觀的引用方法。

(2)用一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)交換，實(shí)參用數(shù)組名，形參用指針變量。

運(yùn)行結(jié)果同(1)。在定義函數(shù)inv時(shí)，指針變量作形參。引用形參數(shù)組時(shí)，要用指針變量法。在inv函數(shù)中，定義了3個(gè)指針變量，i、j是指向當(dāng)前交換的前元素和后元素的指針變量，p是指向終止交換操作元素的指針變量。函數(shù)調(diào)用過(guò)程及參數(shù)傳遞同(1)。

(3)用一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)交換，實(shí)參用指針變量，形參用數(shù)組名。

(4)用一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)交換，實(shí)參用指針變量，形參用指針變量。

例8.8用指針?lè)▽?duì)n個(gè)整數(shù)按由大到小的順序排序。

編程思路：定義一個(gè)一維數(shù)組，存放n個(gè)整數(shù)。定義一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)n個(gè)整數(shù)排序。主函數(shù)中的函數(shù)調(diào)用傳遞被排序數(shù)組的首地址和數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。函數(shù)參數(shù)的組合關(guān)系可采用4種組合關(guān)系中的任一種。下面通過(guò)實(shí)參是指針變量、形參是數(shù)組名來(lái)實(shí)現(xiàn)。

分析：sort函數(shù)中用數(shù)組名作形參，用“下標(biāo)法”引用形參數(shù)組元素。如果形參改為指針變量，函數(shù)中也可以用與“下標(biāo)法”類(lèi)似的形式引用形參數(shù)組元素，可采用x+i和x+j作指針來(lái)引用數(shù)組元素。

可將函數(shù)修改如下：

8.4通過(guò)指針引用二維數(shù)組

怎樣通過(guò)指針引用二維數(shù)組元素？通過(guò)指針引用二維數(shù)組元素的原理和方法與一維數(shù)組元素引用基本相同，但因一維數(shù)組的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與其邏輯結(jié)構(gòu)基本一致，而二維數(shù)組的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與其邏輯結(jié)構(gòu)是不一致的，從而二維數(shù)組的指針比一維數(shù)組的指針要復(fù)雜一些。

8.4.1二維數(shù)組的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與指針

如何建立二維數(shù)組元素與其指針的對(duì)應(yīng)關(guān)系？

二維數(shù)組的邏輯結(jié)構(gòu)是由行、列組成的平面結(jié)構(gòu)。因存儲(chǔ)器對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是線性的，所以要將二維平面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)變換成一維線性結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)。二維數(shù)組是按行依次線性展開(kāi)存儲(chǔ)的。設(shè)有一個(gè)3行4列的二維整型數(shù)組，其定義為

inta[3][4]={{1，4，7，10}，{2，5，8，11}，{3，6，9，12}}；

其邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖8.7所示。從圖中可以看出，按元素順序存第0行元素、第1行元素、第2行元素。

設(shè)定義一個(gè)n行m列的數(shù)組，則a[i][j]相對(duì)應(yīng)數(shù)組首元素的位置計(jì)算公式為

i?×?m?+?j

若定義了指針變量p，“p=&a[0][0]；”，則元素a[i][j]的指針為

p?+?(i?×?m+j)

通過(guò)指針對(duì)元素a[i][j]的引用形式為

*(p?+?(i?×?m?+?j))

同一維數(shù)組指針一樣，上述表示的指針仍是以元素為單位的邏輯指針，不代表元素存儲(chǔ)的物理地址。如前面定義數(shù)組a的首地址為2000，a[2][1]的指針是&a[0][0]?+?(2?×?4?+?1)，表示按存儲(chǔ)順序a數(shù)組的第9個(gè)元素，該元素的物理存儲(chǔ)地址應(yīng)為2000?+?9?×?4?=?2032。再一次強(qiáng)調(diào)：C語(yǔ)言程序中，指向數(shù)組元素的指針是邏輯指針，并不是物理存儲(chǔ)地址。圖8.7二維數(shù)組存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)二維數(shù)組的線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，二維數(shù)組可以看成由一維行數(shù)組組成的一維數(shù)組，如圖8.8所示。圖8.8二維數(shù)組一維行數(shù)組組成示意圖

可以把二維數(shù)組看成由兩層一維數(shù)組組成。第1層是每一行的4個(gè)元素組成一個(gè)一維數(shù)組，數(shù)組名分別為a[0]、a[1]、a[2]。第2層是以a[0]、a[1]、a[2]為元素的一維數(shù)組。第2層僅僅是一個(gè)邏輯上的一維數(shù)組。因?yàn)槎S數(shù)組的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)仍按元素存儲(chǔ)的線性結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)只給二維數(shù)組的元素分配存儲(chǔ)單元，a[0]、a[1]、a[2]雖是第2層一維數(shù)組的元素，但只表示每一行首元素的地址，并不占據(jù)存儲(chǔ)單元。這樣劃分的目的是把二維數(shù)組轉(zhuǎn)化為一維數(shù)組范圍內(nèi)的問(wèn)題，可以按一維數(shù)組元素的引用方法來(lái)分析二維數(shù)組元素的引用。

從一維數(shù)組元素的指針來(lái)看，a表示首元素地址，應(yīng)該有a=&a[0]，但因a[0]只是邏輯層一維數(shù)組的元素，不占有存儲(chǔ)單元，談不上有地址，而a[0]表示第0行一維數(shù)組首元素的地址，即a[0]=&a[0][0]。又從a是二維數(shù)組的數(shù)組名，代表二維數(shù)組首元素地址，即有a=&a[0][0]。由此可推出a=a[0]=&a[0][0]。這正是問(wèn)題理解的關(guān)鍵。我們可以從邏輯引用的角度來(lái)分析，*(a+0)=a[0]，*(a[0]+0)=a[0][0]。

為幫助理解，又引用本章前所打比方：從B抽屜取東西，將B鑰匙放在A抽屜，隨身帶A抽屜鑰匙，用A鑰匙打開(kāi)A抽屜，取出B鑰匙，再用B鑰匙打開(kāi)B抽屜。現(xiàn)在改為B抽屜鑰匙放在桌面上，只指示從桌面上拿到B鑰匙就可打開(kāi)B抽屜，即不需要用A鑰匙打開(kāi)A抽屜來(lái)得到B鑰匙，如圖8.9所示。也就是說(shuō)，從第2層數(shù)組直接得到第1層數(shù)組元素的地址，再按地址引用第1層的數(shù)組元素。

圖8.9二維數(shù)組引用示意圖

對(duì)于任意元素，*(a+i)==a[i]，*(a[i]+j)==a[i][j]，即由*(a+i)引用第2層一維數(shù)組元素a[i]，得到第1層行一維數(shù)組首元素地址，再由*(a[i]+j)引用第1層行一維數(shù)組元素a[i][j]。例如，*(a+1)==a[1]，*(a[1]+2)==a[1][2]。

從以上分析可知，a、a+i、a[i]、*(a+i)、*(a+i)+j、a[i]+j都是地址(指針)，而*(a[i]+j),*(*(a+i)+j)是對(duì)二維數(shù)組元素a[i][j]的引用。

由于把二維數(shù)組看成兩層一維數(shù)組的特殊性，定義指針變量也有別于直接指向二維數(shù)組元素的指針變量定義。其定義的一般形式為

基類(lèi)型符(*指針變量名)[m]；

其中，m表示行一維數(shù)組元素個(gè)數(shù)，即二維數(shù)組的列數(shù)；基類(lèi)型符是二維數(shù)組元素的類(lèi)型。這樣定義，表示所定義的指針變量指向包含m個(gè)基類(lèi)型元素的一維數(shù)組，即指向邏輯層上的行一維數(shù)組。注意，指針變量?jī)蓚?cè)的括號(hào)不能缺省。

例如，int(*p)[4]定義了指向包含4個(gè)整型元素的一維數(shù)組的指針變量p。若“p=&a；”，則*(p+i)==a[i]，*(*(p+i)+j)==a[i][j]。

在*(p+i)的指針調(diào)整中，是以第2層數(shù)組元素為單位的，而第2層數(shù)組中的一個(gè)元素表示二維數(shù)組的一行，所以(p+i)就使指針指向第i行。例如，(p+1)使指針指向第1行，(p+2)使指針指向第2行。

在*(p+i)+j的指針調(diào)整中，由于經(jīng)過(guò)*(p+i)運(yùn)算，得到a[i]，即&a[i][0]，它已經(jīng)轉(zhuǎn)化為指向列元素的指針了，因此加j是以元素為單位的，即加j就使指針指向第i行的第j個(gè)元素。例如，*(p+1)+1使指針指向第1行的第1列元素，*(p+1)+2使指針指向第1行的第2列元素。

8.4.2通過(guò)指針引用二維數(shù)組元素

如何通過(guò)指針或指針變量引用二維數(shù)組元素？

由前述已知，二維數(shù)組指針變量可有兩種定義，對(duì)數(shù)組元素的引用也有兩種方式。

1．通過(guò)指向元素的指針變量引用二維數(shù)組元素

設(shè)定義了n?×?m二維數(shù)組a，并定義了指向數(shù)組元素的指針變量p，則對(duì)數(shù)組元素的引用形式為

*(p?+?(i?×?(m?-?1)?+?j))

(i?×?(m?-?1)?+?j)是以元素為單位的相對(duì)位移量。若對(duì)p賦首元素指針，則引用a[i][j]元素；若p非首元素地址，則引用p當(dāng)前所指元素后的第i?×?(m?-?1)?+?j個(gè)元素。這種引用方式就是把二維數(shù)組的元素看作一個(gè)普通變量，通過(guò)定義指向變量的指針變量來(lái)間接引用數(shù)組元素。

2．通過(guò)指向一維數(shù)組的指針變量引用二維數(shù)組元素

設(shè)定義了二維數(shù)組a，并定義了指向一維數(shù)組的指針變量p，則對(duì)數(shù)組元素的引用形式為

*(*(p?+?i)?+?j)

若對(duì)p賦首元素指針，則引用a[i][j]元素；若p非首元素地址，則引用p當(dāng)前所指元素后的第i?×?m?+?j個(gè)元素。這種引用方式是把二維數(shù)組看作兩層一維數(shù)組來(lái)引用的。先定義指向行一維數(shù)組的指針變量p，*(p+i)取得第i行地址，*(p+i)+j就是第i行第j列元素的地址。

例8.9設(shè)有一個(gè)3?×?4的二維數(shù)組，要求用指向元素的指針變量以平面矩陣的形式輸出二維數(shù)組各元素的值。

編程思路：按二維數(shù)組的線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，指向變量的指針變量可指向任一元素，可用單重循環(huán)結(jié)構(gòu)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)；也可結(jié)合邏輯結(jié)構(gòu)的行、列下標(biāo)，對(duì)指針變量進(jìn)行運(yùn)算調(diào)整來(lái)引用任一元素，可用雙重循環(huán)程序結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(1)按存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)引用元素。

(2)結(jié)合邏輯結(jié)構(gòu)下標(biāo)，調(diào)整指針，用雙重循環(huán)實(shí)現(xiàn)程序。

分析：運(yùn)行結(jié)果同(1)。外循環(huán)控制行標(biāo)，即控制行的順序；內(nèi)循環(huán)控制列標(biāo)，即控制列的順序。p+i+j是指向a[i][j]的指針，依次指向二維數(shù)組的每一個(gè)元素。外循環(huán)每循環(huán)一次，p的值為&a[0][0]+i×3。第1次外循環(huán)時(shí)，p的值為&a[0][0]；第2次外循環(huán)時(shí)，p的值為&a[0][0]+3；第3次外循環(huán)時(shí)，p的值為&a[0][0]+6。分析清楚p值的變化，是理解使用指針變量引用數(shù)組元素的關(guān)鍵。

例8.10輸出二維數(shù)組任一行、任一列元素的值。

編程思路：由鍵盤(pán)輸入數(shù)組元素的行、列號(hào)，根據(jù)行、列號(hào)，使指針指向該元素輸出?？墒褂弥赶蛐幸痪S數(shù)組的指針變量。

分析：定義了指向由4個(gè)整型元素組成的一維數(shù)組指針變量p，輸入2、3，*(p+i)+j=a[2]+3，即第2行的第3個(gè)元素。如果將第7行“p=a；”置換為“p=&a[0]；”，或置換為“p=a+0；”，程序能正確編譯執(zhí)行。如果將第7行“p=a；”置換為“p=a[0]；”，或置換為“p=&a[0][0]；”，或置換為“p=*(a+0);”，程序編譯時(shí)都將出現(xiàn)如下出錯(cuò)信息。

前面已介紹，a、a+0、a[0]、&a[0][0]、*(a+0)都是數(shù)組首元素的地址。那么，上述情況為什么會(huì)不一樣呢？問(wèn)題的關(guān)鍵是：定義了“int(*p)[4]；”，系統(tǒng)是按兩層一維數(shù)組進(jìn)行引用的，p是指向第2層由a[0]、a[1]、a[2]組成的一維數(shù)組的指針，只能指向這3個(gè)元素，而不能指向第1層每一行的數(shù)組元素。下面對(duì)幾種情況進(jìn)行分析。

(1)數(shù)組名a既表示二維數(shù)組首元素地址，又表示第2層數(shù)組首元素地址，“p=a；”使p指向第2層數(shù)組首元素。

(2)?a+0表示第2層一維數(shù)組首元素指針，“p=a+0；”同樣使p指向第2層數(shù)組首元素。

(3)?a[0]、a[1]、a[2]表示3個(gè)行一維數(shù)組的數(shù)組名，組成邏輯層的一維數(shù)組，雖然不占據(jù)存儲(chǔ)單元，不具有物理地址，但p=&a[0]屬于一種邏輯操作，其意義使p指向邏輯層的一維數(shù)組的首元素。

(4)?a[0]雖表示第0行首元素的地址，但它畢竟屬于第2層一維數(shù)組的元素，將數(shù)組元素直接賦指針變量是不符合規(guī)定的，所以出錯(cuò)。

(5)語(yǔ)句“int(*p)[4]；”定義了p是指向行一維數(shù)組的指針，&a[0][0]表示二維數(shù)組首元素地址，“p=&a[0][0]；”使p指向了二維數(shù)組元素，所以出現(xiàn)指向類(lèi)型錯(cuò)誤。

8.4.3二維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)

二維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)傳遞什么值？函數(shù)間建立什么聯(lián)系？

同一維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)一樣，二維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)，參數(shù)間傳遞指針，使實(shí)參和形參指針共同指向一個(gè)數(shù)組，形參數(shù)組與實(shí)參數(shù)組共享一個(gè)二維數(shù)組存儲(chǔ)區(qū)，在被調(diào)函數(shù)中對(duì)形參數(shù)組的操作結(jié)果，在主調(diào)函數(shù)中可以引用。用二維數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)，可以方便靈活地處理二維表格數(shù)據(jù)。下面通過(guò)例子來(lái)說(shuō)明。

例8.11一個(gè)班有n個(gè)學(xué)生，開(kāi)設(shè)m門(mén)課程，計(jì)算總平均分，并輸出任一學(xué)生各門(mén)課成績(jī)。

編程思路：

(1)為了突出程序設(shè)計(jì)方法和程序結(jié)構(gòu)，而不被眾多的數(shù)據(jù)干擾，先設(shè)有3個(gè)學(xué)生、4門(mén)課程。在此基礎(chǔ)上，只要添加數(shù)據(jù)，設(shè)置相應(yīng)變量的初值，就能實(shí)現(xiàn)更多學(xué)生、更多課程的處理。

(2)班級(jí)成績(jī)表顯然屬于二維數(shù)據(jù)表格，按功能設(shè)計(jì)處理函數(shù)，按求總平均分設(shè)計(jì)一個(gè)處理函數(shù)，按輸出一個(gè)學(xué)生各門(mén)課成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)處理函數(shù)，數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)，減少數(shù)據(jù)傳遞數(shù)量，提高程序效率。

分析：

(1)求平均分函數(shù)average定義中，第一個(gè)形參p定義為指向?qū)嵭蛿?shù)組元素的指針，第2個(gè)形參n是二維數(shù)組元素的個(gè)數(shù)，即全班學(xué)生所有課程的成績(jī)數(shù)目。函數(shù)調(diào)用時(shí)，第1個(gè)實(shí)參?*score是第2層邏輯一維數(shù)組首元素的引用，即score[0]，也就是&score[0][0]，即score[0][0]的地址，使形參p指向成績(jī)數(shù)組首元素。

(2)查找并輸出任一個(gè)學(xué)生成績(jī)函數(shù)search定義中，第1個(gè)參數(shù)定義p為指向第2層行一維數(shù)組的指針，第2個(gè)參數(shù)n表示學(xué)號(hào)。函數(shù)調(diào)用時(shí)，第1實(shí)參是score，也代表第2層行一維數(shù)組首元素score[0]的指針，使形參p指向第0個(gè)學(xué)生的第0門(mén)課程成績(jī)。*(*(p+n)+i)表示第n個(gè)學(xué)生的第i門(mén)課程分?jǐn)?shù)，即元素score[n][i]的值。

特別強(qiáng)調(diào)：實(shí)參和形參如果是指針類(lèi)型，應(yīng)當(dāng)注意它們類(lèi)型的一致性。不能把int*型的指針(即元素的地址)傳給int(*)[]型(指向一維數(shù)組)的指針變量，反之亦然。例如，函數(shù)調(diào)用score(score，2)置換成score(*score，2)就產(chǎn)生錯(cuò)誤。因?yàn)?score==score[0]==&score[0][0]是二維數(shù)組首元素地址，而形參是int(*)[]型(指向一維數(shù)組)的指針變量。

例8.12在例8.11的基礎(chǔ)上，查找有一門(mén)以上課程不及格的學(xué)生，并輸出這些學(xué)生全部課程的成績(jī)。

分析：search函數(shù)定義中，第一個(gè)形參p定義為指向第2層一維數(shù)組的指針，第2個(gè)形參n是班級(jí)學(xué)生數(shù)。在函數(shù)中定義了一個(gè)標(biāo)志變量flag，在內(nèi)循環(huán)外賦初值0，在內(nèi)循環(huán)中若查出當(dāng)前查找的學(xué)生有不及格課程，則賦值1。結(jié)束內(nèi)循環(huán)后，檢查標(biāo)志，如果flag為1，則通過(guò)一個(gè)循環(huán)輸出該學(xué)生的號(hào)碼和各門(mén)課成績(jī)。函數(shù)調(diào)用時(shí)，傳遞實(shí)參score，即score[0]的地址，使形參p指向score數(shù)組的第0行。

8.5通過(guò)指針引用字符串

怎樣通過(guò)指針引用字符數(shù)組中的字符？在前面的章節(jié)中已經(jīng)使用過(guò)字符串，但都是以字符串常量的形式出現(xiàn)的，即用一對(duì)雙撇號(hào)界定的字符串。在“字符數(shù)組”一節(jié)中，介紹了通過(guò)字符數(shù)組存儲(chǔ)及引用字符串的方法，字符串還可以通過(guò)指針來(lái)引用。

8.5.1字符串的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與指針

如何建立字符串中字符與其指針的對(duì)應(yīng)關(guān)系？

在前面已經(jīng)介紹過(guò)，字符串是按字符數(shù)組進(jìn)行存儲(chǔ)的，只是在最后一個(gè)字符后加存一個(gè)字符串結(jié)束符“\0”。例如，charstring[]="IloveChina!"，其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖8.10所示。根據(jù)數(shù)組指針的概念，字符串指針就是其存儲(chǔ)的首地址，字符數(shù)組名也表示字符串的首地址圖8.10字符串存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與指針

8.5.2通過(guò)指針引用字符串

如何通過(guò)指針或指針變量引用字符數(shù)組(字符串)字符？

同前面講過(guò)的數(shù)組引用一樣，通過(guò)指針引用字符串也有兩種方法：一種是通過(guò)所定義的字符數(shù)組名(指針)引用；另一種是通過(guò)所定義的字符串指針變量來(lái)引用。

1．通過(guò)字符數(shù)組名(指針)引用

在“字符數(shù)組”一節(jié)中已經(jīng)介紹，通過(guò)字符數(shù)組名可以引用字符串，使用“%s”格式描述符，可以整體輸入或輸出，只不過(guò)沒(méi)有引入指針的概念。字符數(shù)組名就表示字符串指針，通過(guò)指針可以對(duì)字符串及字符串中的字符進(jìn)行引用。下面通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明引用方法。

例8.13定義一個(gè)字符數(shù)組，存放字符串“IloveChina!”，輸出該字符串和第8個(gè)元素。

分析：在“printf("%s\n",string)；”中使用%s格式描述符和數(shù)組名(指針)對(duì)字符串整體輸出，這里與數(shù)值型數(shù)組不同。在C語(yǔ)言中，“%s”格式描述符與指針配合，能實(shí)現(xiàn)字符串的整體輸出或輸入。先使指針指向串的首字符，輸出，指針自動(dòng)加1，指向下一個(gè)字符，依次輸出，直到字符串結(jié)束符“\0”。在“printf("No.8%c\n",*(string+7));”中的“*(string+7)”是用指針引用字符串中第7個(gè)元素string[7]，因數(shù)組元素編號(hào)從0開(kāi)始，實(shí)際上就是串中第8個(gè)字符。

2．通過(guò)字符串指針變量引用

指向字符串的指針變量，也就是指向字符數(shù)組的指針變量。指向字符數(shù)組的指針變量也必須先定義后使用，而且指針變量只有賦初值后才能建立指向。

字符型指針變量定義的一般形式為

char*指針變量名；

其中，char屬于基類(lèi)型，規(guī)定了指針變量指向字符型數(shù)據(jù)(即指向字符串)，其他部分同指針變量定義的意義一樣。

給字符型指針變量賦初值的方式也有兩種：一是定義的同時(shí)賦初值；二是先定義，再賦初值。

例如，下面兩種定義和賦初值的方式是等價(jià)的。

方法一：

char*p_string="IloveChina!"；

方法二：

char*p_string；

p_string="IloveChina!"；

注意：給字符型指針變量賦初值與給數(shù)值型指針變量賦初值是不一樣的。從形式上看，給字符型指針變量賦了一個(gè)字符串，實(shí)際上，系統(tǒng)是把字符串首地址賦給字符型指針變量。可以這樣想象，字符型指針變量是一個(gè)變量，只占一個(gè)存儲(chǔ)單元，它不可能存放一個(gè)任意長(zhǎng)度的字符串。所以，不要理解為把一個(gè)字符串賦給了一個(gè)字符型指針變量。

例8.14通過(guò)指針變量來(lái)實(shí)現(xiàn)例8.13的功能。

分析：與例8.13相比，只是定義了字符型指針變量，用指針變量來(lái)引用字符串和字符串中的字符，運(yùn)行結(jié)果也完全一樣。但仍要注意，用數(shù)組名作指針，其地址值是固定的，而用字符型指針變量，其值是可以變化的。在本例中體現(xiàn)得不是太明顯，但在比較復(fù)雜的問(wèn)題中就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。

例8.15將字符串a(chǎn)復(fù)制到字符串b中，再輸出字符串b。

編程思路：對(duì)字符串的輸入或輸出，可以使用%s格式描述符，進(jìn)行整體的輸入或輸出。但對(duì)字符串的其他操作，只能對(duì)字符串中的字符逐個(gè)進(jìn)行處理，即對(duì)字符數(shù)組中的元素逐個(gè)進(jìn)行處理。所以，對(duì)字符串的處理，常采用循環(huán)結(jié)構(gòu)。下面分別通過(guò)指針引用法和指針變量引用法來(lái)編寫(xiě)程序。

分析：

①數(shù)組b的長(zhǎng)度應(yīng)大于等于數(shù)組a，否則無(wú)法完整復(fù)制。

②復(fù)制循環(huán)中使用了指針引用法，把a(bǔ)數(shù)組中的字符依次逐個(gè)復(fù)制到b數(shù)組中，循環(huán)結(jié)束的判定條件是字符串結(jié)束符“\0”，不能把結(jié)束符復(fù)制到b數(shù)組中。所以循環(huán)結(jié)束后，向b數(shù)組后添加結(jié)束符“\0”。

③輸出循環(huán)中使用了數(shù)組下標(biāo)法，可以與指針引用法比較。

分析：該程序的運(yùn)行結(jié)果同(1)。循環(huán)復(fù)制中使用指針變量法實(shí)現(xiàn)逐個(gè)字符復(fù)制，指針變量既作指針，又作循環(huán)控制變量，使p1、p2同步移動(dòng)。這也是指針變量使用的一種技巧。兩字符串的輸出仍采用了數(shù)組名(指針?lè)?，體現(xiàn)了通過(guò)指針引用字符串的多種方法。

8.5.3字符指針作函數(shù)參數(shù)

字符指針作函數(shù)參數(shù)傳遞什么值？函數(shù)間建立什么聯(lián)系？

同數(shù)組指針作函數(shù)參數(shù)一樣，字符指針作函數(shù)參數(shù)，參數(shù)間傳遞指針值，使實(shí)參和形參指針共同指向一個(gè)字符串存儲(chǔ)區(qū)。在被調(diào)函數(shù)中可以改變字符串的內(nèi)容，主調(diào)函數(shù)中可以引用改變后的字符串。實(shí)參和形參的形式同樣可有4種組合關(guān)系。

例8.16用函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)字符串的復(fù)制。

編程思路：定義一個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)字符串復(fù)制的功能，在主函數(shù)中提供源串，調(diào)用復(fù)制函數(shù)后，輸出源串和目標(biāo)串。函數(shù)參數(shù)可以是字符數(shù)組名(字符串指針)或字符指針變量。下面分別給出實(shí)參和形參4種組合關(guān)系的程序，以供分析比較，體會(huì)編程方法與技巧。

(1)實(shí)參、形參都用字符數(shù)組名(指針)。

分析：程序中函數(shù)實(shí)參和形參都是數(shù)組名，系統(tǒng)仍把形參數(shù)組名作指針變量處理。在函數(shù)調(diào)用時(shí)，將a和b第1個(gè)字符的地址分別傳給形參from和to，使from指向字符串a(chǎn)，to指向字符串b。函數(shù)調(diào)用后，字符串b產(chǎn)生變化。函數(shù)調(diào)用前后字符串?dāng)?shù)組的狀態(tài)如圖8.11(a)和(b)所示。從圖中可以看到，由于b數(shù)組原來(lái)長(zhǎng)度大于a數(shù)組，在a數(shù)組復(fù)制到b數(shù)組后，未能全部覆蓋b數(shù)組原有內(nèi)容。b數(shù)組最后3個(gè)元素仍保留原狀。在輸出b時(shí)，由于按%s格式輸出，遇到“\0”即結(jié)束，因此第1個(gè)“\0”后的字符不輸出。如果采用%c格式，則后面的字符是可以輸出的。圖8.11函數(shù)調(diào)用前后的字符數(shù)組狀態(tài)

(2)實(shí)參用字符數(shù)組名，形參用字符指針變量。

分析：程序的運(yùn)行結(jié)果同(1)。形參是指針變量，調(diào)用時(shí)接收參數(shù)傳遞的源串和目標(biāo)串的首地址，利用指針變量加1調(diào)整運(yùn)算，能很方便地使用for循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)逐個(gè)字符的復(fù)制。

(3)實(shí)參用字符指針變量，形參用字符數(shù)組名。

分析：程序的運(yùn)行結(jié)果同(1)。參數(shù)傳遞的是指針變量，但被賦給字符數(shù)組名，調(diào)用時(shí)，傳遞的是字符串首地址。形參是數(shù)組名，編譯系統(tǒng)按指針變量看待，可接收實(shí)參傳遞的字符串首地址，在字符復(fù)制循環(huán)中用“下標(biāo)法”實(shí)現(xiàn)逐個(gè)字符復(fù)制。

(4)實(shí)參、形參都用字符指針變量。

分析：程序的運(yùn)行結(jié)果同(1)。參數(shù)傳遞及函數(shù)調(diào)用過(guò)程請(qǐng)讀者自行分析。

字符型指針作函數(shù)參數(shù)，引用字符串元素的方法有多種，給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)許多技巧。下面通過(guò)對(duì)copy_string函數(shù)的改寫(xiě)來(lái)說(shuō)明程序設(shè)計(jì)的方法與技巧。

8.6通過(guò)指針調(diào)用函數(shù)

通過(guò)指針可以調(diào)用函數(shù)嗎？在程序中定義的每一個(gè)函數(shù)，編譯時(shí)均生成代碼，系統(tǒng)為其分配一定的存儲(chǔ)空間。一個(gè)函數(shù)代碼存儲(chǔ)空間的起始地址就是函數(shù)調(diào)用的入口地址。在引入指針之前，用函數(shù)名調(diào)用函數(shù)。事實(shí)上是用函數(shù)名表示函數(shù)的入口地址。本質(zhì)上，函數(shù)調(diào)用會(huì)使程序指針轉(zhuǎn)到函數(shù)入口處執(zhí)行。通過(guò)指針或指針變量調(diào)用函數(shù)，反映函數(shù)調(diào)用的實(shí)質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生函數(shù)調(diào)用的靈活方法，實(shí)現(xiàn)一些用函數(shù)名調(diào)用實(shí)現(xiàn)不了的功能。

8.6.1函數(shù)指針與指針變量的定義

何謂函數(shù)指針？在程序中如何使用函數(shù)指針或函數(shù)指針變量？

函數(shù)的指針就是函數(shù)代碼存儲(chǔ)的起始地址，也就是函數(shù)調(diào)用時(shí)的入口地址。可以通過(guò)指向函數(shù)入口的指針變量(或簡(jiǎn)稱(chēng)指向函數(shù)的指針變量)來(lái)調(diào)用函數(shù)。

指向函數(shù)的指針變量又是一種新類(lèi)型的指針變量，也必須先定義后使用。指向函數(shù)的指針變量定義的一般形式為

基類(lèi)型符(*變量名)(函數(shù)參數(shù)表列)

其中，基類(lèi)型符是指函數(shù)返回值的類(lèi)型。變量名前加*表示是指針變量，兩側(cè)再加括號(hào)，連同后面的括號(hào)內(nèi)的函數(shù)參數(shù)表列一起，表示所定義的變量是指向返回值為基類(lèi)型的函數(shù)的指針變量。也就是說(shuō)，變量名兩側(cè)的括號(hào)和其后的括號(hào)與參數(shù)列表都不能遺漏。

例如：

int(*p)(int，int)；

定義了指向返回值為整型、有兩個(gè)整型參數(shù)的函數(shù)的指針變量p。

與一般指針變量定義和使用一樣，定義了一個(gè)指向函數(shù)的指針變量后，并沒(méi)有指向哪一個(gè)函數(shù)，只有當(dāng)賦初值后，才能建立起明確的指向。如果把一個(gè)已定義的函數(shù)名賦給已定義的函數(shù)的指針變量，則指針變量與函數(shù)就建立了明確的指向。

8.6.2通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)

如何通過(guò)函數(shù)指針或指針變量調(diào)用函數(shù)？

通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用函數(shù)有兩種方式：一是通過(guò)函數(shù)指針(函數(shù)名)；二是通過(guò)指向函數(shù)的指針變量。通過(guò)函數(shù)名調(diào)用已經(jīng)介紹過(guò)，因函數(shù)名僅表示一個(gè)固定地址，故只能調(diào)用一個(gè)固定的函數(shù)。指向函數(shù)的指針變量的值可以變化，可使其指向不同的函數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)不同函數(shù)的調(diào)用。

例8.17用函數(shù)求兩個(gè)整數(shù)中的大數(shù)。

編程思路：定義一個(gè)函數(shù)，通過(guò)比較求出兩個(gè)整數(shù)中的大數(shù)。在主函數(shù)中定義指向函數(shù)的指針變量，通過(guò)指針變量調(diào)用函數(shù)，得到兩數(shù)中的大數(shù)。

分析：程序第5行定義了指向返回值為整型、有兩個(gè)整型參數(shù)函數(shù)的指針變量p。第7行將函數(shù)名表示的函數(shù)起始地址賦給指針變量p，使其指向函數(shù)max。第10行“c=(*p)(a,b);”是指向函數(shù)的指針變量對(duì)函數(shù)的調(diào)用，a、b是實(shí)參，把函數(shù)的返回值賦給變量c。函數(shù)調(diào)用過(guò)程及參數(shù)傳遞同函數(shù)名調(diào)用。如果將“c=(*p)(a,b);”置換為“c=max(a,b);”且不需定義指向函數(shù)的指針變量和賦初值語(yǔ)句，則程序的執(zhí)行結(jié)果完全一樣。這個(gè)例子說(shuō)明了通過(guò)指向函數(shù)的指針變量調(diào)用函數(shù)的方法，但看不出通過(guò)指向函數(shù)的指針變量調(diào)用函數(shù)的優(yōu)越性。在后面將會(huì)看到，利用指針變量值的可變性，可以實(shí)現(xiàn)一類(lèi)函數(shù)的調(diào)用。．

8.6.3用指向函數(shù)的指針作函數(shù)的參數(shù)

函數(shù)指針作函數(shù)參數(shù)傳遞什么值？調(diào)用函數(shù)與被調(diào)函數(shù)間建立什么關(guān)系？

用指向函數(shù)的指針作函數(shù)參數(shù)，實(shí)參把函數(shù)的入口地址傳遞給形參，在被調(diào)函數(shù)中就可以通過(guò)形參來(lái)調(diào)用實(shí)參所指向的函數(shù)。通常，把一類(lèi)函數(shù)(多個(gè)功能操作的函數(shù))定義在一個(gè)函數(shù)中，由指向函數(shù)的指針變量作參數(shù)，通過(guò)實(shí)參傳遞不同函數(shù)的入口地址，就可以實(shí)現(xiàn)一類(lèi)函數(shù)的調(diào)用，相當(dāng)于具有了C++類(lèi)的特點(diǎn)。這正是函數(shù)指針作函數(shù)參數(shù)的一個(gè)重要用途。下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明這種方法的應(yīng)用。

例8.18實(shí)現(xiàn)兩個(gè)整數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，用戶(hù)通過(guò)輸入1、2、3、4分別進(jìn)行加法、減法、乘法、除法運(yùn)算并輸出結(jié)果。

編程思路：分別設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)兩整數(shù)加、減、乘、除的函數(shù)，再設(shè)計(jì)一個(gè)參數(shù)為指針的函數(shù)，在主函數(shù)中根據(jù)用戶(hù)的選擇，傳遞相應(yīng)運(yùn)算函數(shù)的指針，形參接收函數(shù)指針后，調(diào)用不同的運(yùn)算函數(shù)。

分析：在arith函數(shù)定義中，x、y是兩個(gè)接收運(yùn)算數(shù)的形參，int(*p)(int，int)是指向函數(shù)的指針變量，接收函數(shù)的指針。在函數(shù)體中，由指針調(diào)用相應(yīng)運(yùn)算函數(shù)，相當(dāng)于構(gòu)建了一個(gè)四則運(yùn)算類(lèi)函數(shù)。

程序運(yùn)行時(shí)，在主函數(shù)中接收用戶(hù)的運(yùn)算選擇，switch語(yǔ)句依據(jù)選擇調(diào)用arith函數(shù)，把兩運(yùn)算數(shù)和相應(yīng)功能運(yùn)算函數(shù)指針傳遞給形參，由“result=(*p)(x,y)；”語(yǔ)句調(diào)用相應(yīng)功能運(yùn)算函數(shù)。顯然，p是指向函數(shù)的指針變量，可以接收不同函數(shù)的指針(函數(shù)入口地址)，通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)函數(shù)的調(diào)用。參數(shù)傳遞及p的指向如圖8.12所示。圖8.12例8.17參數(shù)傳遞及指針變量的指向

從本例可以清楚地看到，通過(guò)用戶(hù)選擇可以實(shí)現(xiàn)調(diào)用add、sub、mul、div函數(shù)，函數(shù)arith沒(méi)有改變，只是實(shí)參傳遞不同的函數(shù)名而已。在arith函數(shù)中輸出result，在不同的情況下，調(diào)用不同函數(shù)得到的result值是不同的。這就增加了函數(shù)使用的靈活性，相當(dāng)于具有C++類(lèi)的特點(diǎn)。

8.6.4返回指針值的函數(shù)

函數(shù)返回指針值，調(diào)用函數(shù)與被調(diào)函數(shù)間建立什么聯(lián)系？

函數(shù)的返回值可以是指針。指針作為函數(shù)的返回值，可以減少函數(shù)間傳遞的數(shù)據(jù)量，是提高程序效率的有效方法。特別是在主調(diào)函數(shù)和被調(diào)函數(shù)都對(duì)一個(gè)數(shù)組進(jìn)行操作的情況下，數(shù)組指針作函數(shù)的返回值，在主調(diào)函數(shù)中，通過(guò)返回指針就可以引用操作后的數(shù)組

元素。

返回指針值的函數(shù)，要將返回值類(lèi)型定義為指針型。其定義的一般形式為

基類(lèi)型符*函數(shù)名(參數(shù)表列)；

顯然，返回指針值函數(shù)的定義和返回基本類(lèi)型值函數(shù)的定義的區(qū)別僅在于基類(lèi)型符和函數(shù)名之間加了一個(gè)“*”。這樣，就定義了該函數(shù)是返回指向一種基類(lèi)型數(shù)據(jù)的指針。從C語(yǔ)言運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)來(lái)講，因()優(yōu)先級(jí)高于*，所以數(shù)組名先與()結(jié)合，顯然這是函數(shù)形式。函數(shù)前面有一個(gè)*，表示此函數(shù)是指針型函數(shù)(函數(shù)值是指針)。最前面的基類(lèi)型是返回的指針?biāo)赶驍?shù)據(jù)的類(lèi)型。

例8.19編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)班學(xué)生課程成績(jī)的查詢(xún)。要求輸入一個(gè)學(xué)生的序號(hào)后，能輸出該學(xué)生全部課程的成績(jī)。用指針型函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

編程思路：一個(gè)班學(xué)生成績(jī)表用二維數(shù)組來(lái)表示。定義一個(gè)查詢(xún)函數(shù)，根據(jù)學(xué)生序號(hào)，確定一個(gè)指向該學(xué)生各門(mén)課成績(jī)行的指針，此指針作為函數(shù)返回值。在主函數(shù)中，通過(guò)返回指針可輸出該學(xué)生的各門(mén)課成績(jī)。為簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)而突出程序的設(shè)計(jì)方法，假設(shè)一個(gè)班有3個(gè)學(xué)生、4門(mén)課成績(jī)。

分析：函數(shù)search定義為指針型函數(shù)，形參pointer是指向包含4個(gè)實(shí)型數(shù)據(jù)元素的一維數(shù)組的指針變量。函數(shù)中，定義pt是指向變量的指針變量。*(pointer+n)是引用第2層邏輯一維數(shù)組的第n個(gè)元素，即得到第n行首元素地址，把此地址賦給變量pt，作為函數(shù)返回值。主函數(shù)中，調(diào)用查詢(xún)函數(shù)，將返回指針賦給p，在for循環(huán)中，通過(guò)p輸出所指向?qū)W生的各門(mén)課成績(jī)。請(qǐng)注意程序中所定義的指針變量p、pt和pointer的區(qū)別。

例8.20在一個(gè)班學(xué)生成績(jī)表中，查找不及格課程的學(xué)生，輸出序號(hào)及成績(jī)。

編程思路：在例8.19的基礎(chǔ)上，定義查詢(xún)函數(shù)為查找一個(gè)學(xué)生有無(wú)不及格成績(jī)，如有則確定一個(gè)指向該學(xué)生成績(jī)行首的指針；如無(wú)，則設(shè)置指針為空。指針作為函數(shù)返回值。在主函數(shù)中，要按學(xué)生序號(hào)逐一調(diào)用查詢(xún)函數(shù)，根據(jù)返回指針值判定是否有不及格成績(jī)，若有，則通過(guò)返回指針輸出該學(xué)生各門(mén)課成績(jī)；若無(wú)，則不輸出。

分析：定義函數(shù)search檢查一個(gè)學(xué)生有無(wú)不及格成績(jī)。形參pointer是指向包含4個(gè)實(shí)型數(shù)據(jù)元素的一維數(shù)組的指針變量。函數(shù)中，定義pt是指向?qū)嵭妥兞康闹羔樧兞?。循環(huán)實(shí)現(xiàn)檢查一個(gè)學(xué)生每門(mén)課成績(jī)是否低于60，若是，則將該學(xué)生成績(jī)行首地址賦給pt；若無(wú)，則pt為NULL。函數(shù)調(diào)用后，返回pt值。在主函數(shù)中將pt值賦給p，if語(yǔ)句判定p的值是否等于一個(gè)學(xué)生成績(jī)行首地址*(score+i)，若是，則該學(xué)生有不及格成績(jī)，用for循環(huán)輸出該學(xué)生各門(mén)課成績(jī)；若不是，則該學(xué)生無(wú)不及格成績(jī)，不輸出。

8.7多重指針與指針數(shù)組

何謂多重指針？怎樣通過(guò)多重指針引用數(shù)據(jù)？在本章開(kāi)頭已經(jīng)介紹，通過(guò)指針變量來(lái)引用另一變量值的方式是間接訪問(wèn)。這屬于“單級(jí)間址”。如果再有一個(gè)指針變量，使其指向目標(biāo)變量的指針變量，就形成了“二級(jí)間址”的方法，即形成了二重指針。從理論上講，間址方法可以延伸到更多的層級(jí)，即多重指針。多重指針及其指向關(guān)系如圖8.13所示。在實(shí)際應(yīng)用中，很少使用超過(guò)二級(jí)的間址。間址層級(jí)越多，越難理解，出錯(cuò)機(jī)會(huì)也會(huì)增多。圖8.13多重指針示意圖

8.7.1指針數(shù)組

若一個(gè)數(shù)組的元素均為指針類(lèi)型數(shù)據(jù)，則稱(chēng)為指針數(shù)組，也就是說(shuō)，指針數(shù)組中每一個(gè)元素都存放一個(gè)地址，相當(dāng)于一個(gè)指針變量。

使用指針數(shù)組也必須先定義。指針數(shù)組定義的一般形式為

基類(lèi)型符*數(shù)組名[數(shù)組長(zhǎng)度]；

容易看出，指針數(shù)組與基本數(shù)據(jù)類(lèi)型數(shù)組定義的區(qū)別在于：基類(lèi)型符與數(shù)組名之間加了一個(gè)“*”，表示數(shù)組元素是指針類(lèi)型，這些指針都指向基類(lèi)型數(shù)據(jù)。從C語(yǔ)言運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)看，由于[]比*優(yōu)先級(jí)高，因此數(shù)組名先與[數(shù)組長(zhǎng)度]結(jié)合，這顯然是數(shù)組形式，再與*結(jié)合，表示此數(shù)組是指針類(lèi)型。

例如：

int*a[4]；

定義了數(shù)組a，包含4個(gè)指針類(lèi)型元素，這些指針元素都指向整型數(shù)據(jù)。

請(qǐng)注意指針數(shù)組定義與指向一維數(shù)組的指針變量定義的區(qū)別。如果寫(xiě)成“int(*a)[4]；”，就成為指向一維數(shù)組的指針變量的定義了。

指針數(shù)組最典型的應(yīng)用是：指向若干個(gè)字符串，使字符串處理更加方便靈活。例如，圖書(shū)館有若干本書(shū)，把書(shū)名放在一起組成書(shū)目，經(jīng)常需要對(duì)書(shū)目進(jìn)行排序和查詢(xún)。因字符串本身就是一個(gè)字符數(shù)組，存放書(shū)目的多個(gè)字符串需要設(shè)計(jì)一個(gè)二維字符數(shù)組。但在定義二維數(shù)組時(shí)，需要確定列數(shù)，一旦列數(shù)設(shè)定，二維數(shù)組中每一行包含的元素個(gè)數(shù)就是相等的。實(shí)際上，書(shū)名字符串的長(zhǎng)度一般是不相等的。如果按最長(zhǎng)的字符串來(lái)定義列數(shù)，則會(huì)浪費(fèi)許多存儲(chǔ)單元，而且在進(jìn)行字符串處理時(shí)也會(huì)降低效率。

使用指針數(shù)組，可以分別定義一些字符串，用指針數(shù)組的元素分別指向各字符串，如圖8.14所示。這樣能有效解決上述問(wèn)題。

圖8.14多個(gè)字符串的存儲(chǔ)及與指針數(shù)組的指向示意圖

例8.21將書(shū)目字符串按字母順序輸出。

編程思路：定義一個(gè)指針數(shù)組，用各字符串對(duì)其進(jìn)行初始化，即把各字符串首字符地址賦給指針數(shù)組各元素。用選擇法排序，不移動(dòng)字符串，而只改變指針數(shù)組各元素的指向。

分析：定義sort函數(shù)的作用是對(duì)字符串排序。形參name是指針數(shù)組名，接收實(shí)參傳遞的name數(shù)組0行首字符地址，使形參name和實(shí)參name指向同一個(gè)數(shù)組。用選擇法對(duì)字符串排序。strcmp是系統(tǒng)提供的字符串比較函數(shù)，name[k]和name[j]是第k個(gè)和第j個(gè)字符串首字符的地址。strcmp(name[k]，name[j])的值為：如果name[k]所指向的字符串大于name[j]所指向的字符串，其值為正；若相等，其值為0；若小于，其值為負(fù)。if語(yǔ)句的作用是比較兩個(gè)字符串，并將小串的序號(hào)記錄在變量k中。當(dāng)執(zhí)行完內(nèi)循環(huán)for語(yǔ)句后，第k串最小。若k≠i，就表示最小串不是第i串。故將name[i]和name[k]對(duì)換，也就是將其指向互換。

執(zhí)行完sort函數(shù)后，指針數(shù)組元素的指向如圖8.15

所示。

printf的作用是輸出排好序的字符串。因name[0]～name[4]分別指向從小到大排好序的字符串，所以按指針數(shù)組元素順序，用“%s”格式控制，就能輸出排好序的字符串。圖8.15排序后指針數(shù)組元素的指向

8.7.2指向指針數(shù)據(jù)的指針

指針數(shù)組的存儲(chǔ)同基本類(lèi)型數(shù)組一樣，按元素順序連續(xù)存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，每個(gè)元素都有一個(gè)存儲(chǔ)地址。所以，可定義一個(gè)指向指針數(shù)組元素的指針變量，通過(guò)該指針變量可以引用指針數(shù)組中的元素。這種指針變量稱(chēng)為指向指針數(shù)據(jù)的指針變量。指向指針數(shù)據(jù)的指針變量定義的一般形式為

基類(lèi)型符**變量名；

從C語(yǔ)言運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)來(lái)看，*運(yùn)算符的結(jié)合性是從右到左，因此，“**變量名”相當(dāng)于*(*變量名)，顯然“*變量名”是指針變量的定義形式，前面再加一個(gè)“*”，表示該指針變量指向指針型數(shù)據(jù)。

例如：

char**p；

定義了指針變量p是指向一個(gè)字符型指針變量的。

在前面定義書(shū)目指針數(shù)組的基礎(chǔ)上，看下面語(yǔ)句的功能作用：

其中，第1個(gè)printf函數(shù)語(yǔ)句中，“*p”是引用字符型指針數(shù)組元素name[2]的值，輸出的是一個(gè)地址。第2個(gè)printf函數(shù)語(yǔ)句中，“*p”與“%s”配合，輸出的是name[2]所指向的字符串。

例8.22使用指向指針數(shù)據(jù)的指針變量輸出多個(gè)字符串。

編程思路：定義一個(gè)指針數(shù)組，并對(duì)其初始化，使數(shù)組中的每一個(gè)元素分別指向5個(gè)字符串。定義一個(gè)指向指針型數(shù)據(jù)的指針變量，使其先后指向指針數(shù)組各元素，并輸出這些元素所指向的字符串。

分析：在主函數(shù)的開(kāi)頭，定義了指向字符的指針數(shù)組name，同時(shí)用字符串賦初值的方式初始化，分別將5個(gè)字符串的首地址賦給數(shù)組元素。又定義指向指針數(shù)據(jù)的指針變量p，在for循環(huán)中，賦值語(yǔ)句“p=name+i;”使p指向指針數(shù)組的第i個(gè)元素，即第i個(gè)字符串的首地址。在“printf("%s\n",*p);”語(yǔ)句中使用“%s”，輸出p所指向的字符串。

例8.23使用指針數(shù)組元素指向一個(gè)整型數(shù)組的元素，用指向指針數(shù)據(jù)的指針變量輸出整型數(shù)組各元素的值。

分析：主函數(shù)中定義了一個(gè)整型數(shù)組a，又定義了一個(gè)指向整型數(shù)據(jù)的指針數(shù)組，同時(shí)對(duì)其初始化，將5個(gè)整型數(shù)組元素的地址賦給指針數(shù)組元素。在“printf("%d",**p);”語(yǔ)句中，“**p”屬于二重間址訪問(wèn)，從p所指向的指針數(shù)組得到數(shù)據(jù)元素的地址，再由元素地址從數(shù)據(jù)數(shù)組中取得元素值輸出。

8.8用于動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的指針型函數(shù)

系統(tǒng)怎樣給程序數(shù)據(jù)分配內(nèi)存空間？怎樣有效地使用內(nèi)存空間？在程序中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象由系統(tǒng)分配相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。全局?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)象被分配在內(nèi)存中的靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，非靜態(tài)的局部變量(包括形參)是分配在內(nèi)存中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)的，這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)是一個(gè)稱(chēng)為棧(stack)的區(qū)域。

除此之外，C語(yǔ)言還允許建立內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配區(qū)域，用于存放一些臨時(shí)用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不在程序中定義，也不必等到函數(shù)結(jié)束時(shí)才釋放，而是根據(jù)需要隨時(shí)開(kāi)辟，不需要時(shí)隨時(shí)釋放。這些數(shù)據(jù)臨時(shí)存放在一個(gè)特別的自由存儲(chǔ)區(qū)，稱(chēng)為堆(heap)區(qū)。可以根據(jù)需要，向系統(tǒng)申請(qǐng)所需大小的空間。堆區(qū)中的數(shù)據(jù)只能通過(guò)指針來(lái)引用。因?yàn)闆](méi)有在程序中定義，就沒(méi)有數(shù)據(jù)對(duì)象的名稱(chēng)，無(wú)法通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)象名來(lái)引用。

8.8.1動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的函數(shù)

對(duì)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配是通過(guò)系統(tǒng)提供的庫(kù)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。下面介紹幾個(gè)主要的庫(kù)函數(shù)。

1．開(kāi)辟動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間函數(shù)(malloc)

該函數(shù)原型為

void*malloc(unsignedintsize)；

其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一個(gè)長(zhǎng)度為size字節(jié)的連續(xù)空間。此函數(shù)是指針型函數(shù)，返回值是所分配存儲(chǔ)區(qū)域的起始地址，如果分配未成功，則返回空指針(NULL)。利用返回指針可以使用該存儲(chǔ)區(qū)域中的數(shù)據(jù)。例如：

malloc(100)；

開(kāi)辟100個(gè)字節(jié)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，函數(shù)返回該區(qū)域首字節(jié)地址。

2．開(kāi)辟數(shù)組動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間函數(shù)(calloc)

該函數(shù)原型為

void*calloc(unsignedn，unsignedsize)；

其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配n個(gè)長(zhǎng)度為size字節(jié)的連續(xù)空間，即可為n個(gè)元素的數(shù)組開(kāi)辟一個(gè)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，每個(gè)元素的存儲(chǔ)長(zhǎng)度為size字節(jié)。函數(shù)的返回值是所分配存儲(chǔ)區(qū)域的起始地址，如果分配未成功，則返回空指針(NULL)。利用返回指針可以使用該存儲(chǔ)區(qū)域中的數(shù)據(jù)元素。

例如：

p=calloc(50,4)；

開(kāi)辟50?×?4個(gè)字節(jié)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，把該區(qū)域首字節(jié)地址賦給指針變量p。

3．釋放動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間函數(shù)(free)

該函數(shù)原型為

voidfree(void*p)；

其作用是釋放指針變量p所指向的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間。p應(yīng)是最近一次調(diào)用malloc或calloc函數(shù)時(shí)得到的函數(shù)返回值。該函數(shù)無(wú)返回值。例如：

free(p)；

即釋放指針變量p所指向的已分配的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間。

4．改變已分配動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間大小函數(shù)(realloc)

該函數(shù)原型為

void*realloc(void*p，unsignedintsize)；

其作用是對(duì)已經(jīng)通過(guò)malloc或calloc函數(shù)獲得的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間，改變其大小，將p所指向的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間的大小改變?yōu)閟ize，即可為n個(gè)元素的數(shù)組開(kāi)辟一個(gè)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)，每個(gè)元素的存儲(chǔ)長(zhǎng)度為size字節(jié)。p的值不變，如果重新分配不成功，則返回空指針(NULL)。

例如：

realloc(p,50)；

將p所指向的已分配的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間改變?yōu)?0字節(jié)。

以上4個(gè)函數(shù)的聲明在stdlib.h頭文件中，在用到這些函數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用#include<stdlib.h>預(yù)處理指令把stdlib.h頭文件包含到程序文件中。

8.8.2void指針類(lèi)型

C99標(biāo)準(zhǔn)允許使用基類(lèi)型為void的指針類(lèi)型。可以定義一個(gè)基類(lèi)型為void的指針變量(即void*指針變量名)，這種類(lèi)型的指針變量不指向任何類(lèi)型的數(shù)據(jù)，可以理解為指向空類(lèi)型或不指向確定類(lèi)型的數(shù)據(jù)。定義這種指針變量有何意義呢？其意義在于，當(dāng)把void指針賦給不同類(lèi)型的指針變量時(shí)，或把不同類(lèi)型的指針賦給void指針變量時(shí)，編譯系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而不需用戶(hù)進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，使之適合被賦值的變量的類(lèi)型。

例如：

上述語(yǔ)句中，“p3=p1；”和“p2=p3；”都是合法的。雖然類(lèi)型不同，但編譯系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之適合被賦值的變量的類(lèi)型?！皃rintf("%d"，