程序設(shè)計(jì)6(指針)

六、指針與引用6.1指針的基本概念6.2指針與一維數(shù)組6.3堆內(nèi)存分配6.4字符指針6.5指針數(shù)組6.6引用的概念和操作(了解)6.7指針與二維數(shù)組(自主學(xué)習(xí))木紋背景的資料屬自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容6.1指針的基本概念6.1.1變量的地址6.1.2指針變量6.1.3指針運(yùn)算6.1.1變量的地址1、內(nèi)存的每個(gè)字節(jié)都有一個(gè)編號(hào)。這個(gè)編號(hào)就是這個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址。2、程序中的每個(gè)數(shù)據(jù)都對(duì)應(yīng)著內(nèi)存中的一個(gè)地址，從該地址開(kāi)始的一個(gè)或多個(gè)字節(jié)用來(lái)存放該數(shù)據(jù)。如：inti,j,k；i=3;j=6;3、內(nèi)存單元的地址和內(nèi)存單元的內(nèi)容的區(qū)別4、程序編譯后，變量名轉(zhuǎn)換為變量的地址，計(jì)算機(jī)通過(guò)內(nèi)存地址對(duì)變量進(jìn)行存取。5、變量的直接訪問(wèn)和間接訪問(wèn)直接訪問(wèn)：通過(guò)變量的地址（變量名）存取變量。間接訪問(wèn)：通過(guò)存放變量的地址的變量存取變量。6、”指向”的含義存放變量a的地址（&a）的變量指向變量a。1、變量的指針：即變量的地址。2、指針變量：專(zhuān)門(mén)用來(lái)存放另一個(gè)變量的地址的變量。指針變量的值(即指針變量中存放的值)是指針(地址)。3、聲明指針變量： 數(shù)據(jù)類(lèi)型*變量；4、指針變量的初始化

inta=100; int*p=&a;5、指針變量的引用（取地址運(yùn)算符&與指針運(yùn)算符*）&只能作用于變量：&x,&a[5];//正確不能作用于常量、表達(dá)式：&25,&(i+1);//錯(cuò)誤int*p;p=3000無(wú)意義intx,*p;x=p無(wú)意義4、有關(guān)說(shuō)明 指針變量的地址，。。。6.1.2指針變量地址內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)…20003整型變量a//inta=320046整型變量b//intb=620089整型變量c//intc=9…

…30002004指針變量p//int*p=&b;…當(dāng)前pb20046p++后pc20089p=p-2后pa200036.1.3指針運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算：加法運(yùn)算和減法運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算：比較兩個(gè)指針變量賦值運(yùn)算：6.2指針與數(shù)組（一維數(shù)組）

每個(gè)變量都有地址。 一個(gè)數(shù)組包含若干元素，每個(gè)數(shù)組元素都在內(nèi)存中占用存儲(chǔ)單元，它們也都有相應(yīng)的地址。指針變量既然可以指向變量，當(dāng)然也可以指向數(shù)組和數(shù)組元素(把數(shù)組起始地址或某一元素的地址放到一個(gè)指針變量中)。 所謂數(shù)組的指針是指數(shù)組的起始地址，數(shù)組元素的指針是數(shù)組元素的地址。數(shù)組，指針，循環(huán)語(yǔ)句三者是天生的好搭檔例如：inta[10];

//定義a為包含10個(gè)整型數(shù)據(jù)的數(shù)組int*p; //定義p為指向整型變量的指針變量p=&a[0];p++; //指向a[1]6.2.1指向數(shù)組元素的指針如果p的初值為&a[0]，則：(1)p+i和a+i就是a[i]的地址，或者說(shuō)，它們指向a數(shù)組的第i個(gè)元素，見(jiàn)圖。這里需要說(shuō)明的是a代表數(shù)組首地址，a+i也是地址，它的計(jì)算方法同p+i，即它的實(shí)際地址為a+i×sizeof(int)。例如，p+9和a+9的值是&a[9]，它指向a[9]。6.2.2通過(guò)指針訪問(wèn)數(shù)組元素(2)*(p+i)或*(a+i)是p+i或a+i所指向的數(shù)組元素(的內(nèi)容)，即a[i]。例如，*(p+5)或*(a+5)就是a[5]。即*(p+5)=*(a+5)=a[5]。實(shí)際上，在編譯時(shí)，對(duì)數(shù)組元素a[i]就是處理成*(a+i)，即按數(shù)組首地址加上相對(duì)位移量得到要找的元素的地址，然后找出該單元中的內(nèi)容。 例如，若數(shù)組a的首地址為1000，設(shè)數(shù)組為int型，且sizeof(int)=4，則a[3]的地址是這樣計(jì)算出來(lái)的：

1000+3×4=1012，然后從1012地址所標(biāo)志的整型單元取出元素的值，即a[3]的值?？梢钥闯?，[]實(shí)際上是變址運(yùn)算符，即將a[i]按a+i計(jì)算地址，然后找出此地址單元中的值。(3)指向數(shù)組的指針變量也可以帶下標(biāo)，如p[i]與(p+i)等價(jià)。根據(jù)以上敘述，引用一個(gè)數(shù)組元素，可以用：下標(biāo)法，如a[i]形式;指針?lè)?，?(a+i)或*(p+i)。其中a是數(shù)組名，p是指向數(shù)組的指針變量，其初值p=a。例：輸出數(shù)組元素。下標(biāo)法。通過(guò)數(shù)組名計(jì)算數(shù)組元素地址，找出元素的值。用指針變量指向數(shù)組元素。6.2.3舉例說(shuō)明//例1intmain(){chara[13],*p=a;strcpy(a,“helloworld!”);cout<<a<<endl;inti,len=strlen(a);for(i=0;i<len;i++)cout<<a[i];for(i=0;i<len;i++)cout<<*(a+i);for(i=0;i<len;i++)cout<<*(p+i);for(p=a;p<a+len;p++)cout<<*p;return0;}//例2intmain(){inta[10],i,*p=a;for(i=0;i<10;i++)a[i]=i;//初始化for(i=0;i<10;i++)cout<<a[i]; for(i=0;i<10;i++)cout<<*(a+i);for(i=0;i<10;i++)cout<<*(p+i);for(p=a;p<a+10;p++)cout<<*p;return0;}//例3intmain(){char*p,*q;p=“helloworld!”;cout<<p<<endl;

inti,len=strlen(p);for(i=0;i<len;i++)cout<<*(p+i);for(q=p+len-1;q>=p;q--)cout<<*q;//逆向輸出return0;}6.3堆內(nèi)存分配6.3.1堆內(nèi)存6.3.2堆內(nèi)存操作函數(shù)6.3.3指針變量的空間申請(qǐng)和釋放6.3.4指針與函數(shù)6.3.1堆內(nèi)存

堆是程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)使用的一個(gè)內(nèi)存空間，要在堆中分配空間，必須使用特定的函數(shù)，使用完成后必須及時(shí)釋放空間。6.3.2堆內(nèi)存操作函數(shù)(C語(yǔ)言的選擇)void*malloc(unsignedlongsize)voidfree(void*)頭文件為：alloc.h上面的堆內(nèi)存操作函數(shù)在C++中不太常用！使用new分配內(nèi)存空間使用delete釋放內(nèi)存空間例如：intmain(){

int*p=newint[10]; //申請(qǐng)空間

inti,sum=0; for(i=0;i<10;i++) p[i]=i; for(i=0;i<10;i++) sum+=p[i]; cout<<sum<<endl;

delete[]p; //釋放空間，注意不要忘了中括號(hào)

return0;}6.3.3指針變量的空間申請(qǐng)和釋放6.3.4指針與函數(shù)指針或變量的地址作為函數(shù)參數(shù)指針函數(shù)(課后了解)函數(shù)指針(課后了解)例:使用指針作為參數(shù)，設(shè)計(jì)函數(shù)，參數(shù)為a，b，c3個(gè)整型變量的地址，執(zhí)行函數(shù)后，實(shí)現(xiàn)a≤b≤c。intmain(){ inta=3,b=125,c=38; int*pa=&a,*pb=&b,*pc=&c;

fun(pa,pb,pc); //使用指針作為參數(shù)

cout<<“a=“<<a<<“,b=“<<b<<“,c=“<<c<<endl; a=3;b=125;c=38;

fun(&a,&b,&c); //使用地址作為參數(shù)

cout<<“a=“<<a<<“,b=“<<b<<“,c=“<<c<<endl; return0;}輸出結(jié)果為：a=3，b=38，c=125a=3，b=38，c=125voidfun(int*pa,int*pb,int*pc){ intx；

if(*pa>*pb){x=*pa;*pa=*pb;*pb=x;} if(*pb>*pc){x=*pc;*pc=*pb;*pb=x;} if(*pa>*pb){x=*pa;*pa=*pb;*pb=x;}}6.4字符指針6.4.1字符指針的使用6.4.2字符指針與字符數(shù)組的區(qū)別舉例：charstr[6]=“China”,c;char*p,*q;p=str;q=&c;strcpy(str,“Hello”);//正確//下列語(yǔ)句有潛在風(fēng)險(xiǎn)strcpy(str,“Helloworld!”);//風(fēng)險(xiǎn)舉例inta=100;charstr[6]=“China”;strcpy(str,“Helloworld!”);cout<<a<<endl;

運(yùn)行結(jié)果：5602294906.4.1字符指針的使用另外，常用的可行方法：charstr[6]=“China”;strings1=str;//此時(shí)s1和str占據(jù)2塊不同的內(nèi)存區(qū)域s1=“Helloworld”;//正確strings2=“Helloworld”;//方法c_str()將string強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成c格式的字符串char*p=(char*)s2.c_str();cout<<p<<endl;6.4.2字符指針與字符數(shù)組的區(qū)別概念

數(shù)組是一個(gè)整體，指針只是地址賦值方式：charstr[20],*p;strcpy(str,“helloworld”):p=“helloworld”;內(nèi)存分配方式： 數(shù)組空間在編譯時(shí)分配，指針的指向運(yùn)行時(shí)確定能否賦值數(shù)組名是常量（即數(shù)組首地址），不能對(duì)數(shù)組名賦值指針可以直接賦值6.5指針數(shù)組指針數(shù)組的簡(jiǎn)單介紹6.6引用的概念和操作(不作要求，了解)6.6.1引用的概念6.6.2引用的操作6.6.3引用的說(shuō)明6.6.1引用的概念在C++中，引用提供了一種把實(shí)體的變量作為該實(shí)體的別名的機(jī)制。通俗地說(shuō)，引用即給對(duì)象起“別名”。引用運(yùn)算符是“&”?！?”在定義時(shí)出現(xiàn)在賦值運(yùn)算符的左邊表示是“引用”，否則是取址符；一個(gè)對(duì)象一旦有了別名，此別名就不能再作為別的對(duì)象的別名，所以聲明時(shí)必須進(jìn)行初始化；有了別名的對(duì)象，不管對(duì)真名、還是對(duì)別名進(jìn)行操作，都是對(duì)此對(duì)象進(jìn)行操作；一個(gè)被聲明成引用的變量，并不另外再占有存儲(chǔ)空間。6.6.2引用的操作用引用傳遞函數(shù)的參數(shù)利用引用返回多個(gè)值

（把需要返回的多個(gè)值的引用作為函數(shù)的參數(shù)）例:設(shè)計(jì)函數(shù)，參數(shù)為a，b，c3個(gè)整型變量，執(zhí)行函數(shù)后，滿(mǎn)足a≤b≤c（用引用傳遞函數(shù)的參數(shù)）voidf2(int&a,int&b,int&c){ intx；

if(a>b){x=a;a=b;b=x;} if(b>c){x=c;c=b;b=x;} if(a>b){x=a;a=b;b=x;}}intmain(){ intx1=3,x2=125,x3=38;

int&p1=x1,&p2=x2,&p3=x3; //此處定義了3個(gè)引用

f2(p1,p2,p3);//使用引用作為參數(shù)

//f2(x1,x2,x3);//使用傳統(tǒng)的傳地址方式(其本質(zhì)就是引用) cout<<“x1=“<<x1<<“,x2=“<<x2<<“,x3=“<<x3<<endl; return0;}輸出結(jié)果為：x1=3，x2=38，x3=125例：利用引用返回多個(gè)值由于引用能夠改變參數(shù)的值，因此利用這個(gè)特點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)返回多個(gè)值。voidfun(intn,int&a,int&b){ a=n*n; b=n*n*n; }intmain(){ intx,y,z; cin>>x; fun(x,y,z); cout<<x<<","<<y<<","<<z<<endl; return0;}6.6.3引用的說(shuō)明引用在聲明的時(shí)候必須同時(shí)要初始化，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。引用是從一而終的，在初始化后不會(huì)再指向其他的變量。任何對(duì)該引用的賦值都是對(duì)引用所維系的目標(biāo)賦值，而不是將引用維系到另一個(gè)目標(biāo)上。由于引用本身不是類(lèi)型，所以沒(méi)有引用的指針和引用的引用。但可以有指針的引用。用引用傳遞函數(shù)參數(shù)與指針的效果一樣，傳遞的是原來(lái)的變量或?qū)ο?，而不是在函?shù)作用域內(nèi)建立副本?？梢岳靡梅祷囟鄠€(gè)值 shortinta[3][4]={ {1，3，5，7}，

{9，11，13，15｝，

{17，19，21，23｝｝; a是一個(gè)數(shù)組名。a數(shù)組包含3行，即3個(gè)元素:a[0]，a[1]，a[2]。而每一元素又是一個(gè)一維數(shù)組，它包含4個(gè)元素(即4個(gè)列元素)，例如，a[0]所代表的一維數(shù)組又包含4個(gè)元素：a[0][0]，a[0][1]，a[0][2]，a[0][3]，見(jiàn)下圖。6.7指針與二維數(shù)組(自主學(xué)習(xí))本節(jié)內(nèi)容相對(duì)較難理解，建議通過(guò)實(shí)踐來(lái)幫助理解

從二維數(shù)組的角度來(lái)看，a代表整個(gè)二維數(shù)組的首地址，也就是第0行的首地址。a+1代表第1行的首地址。如果二維數(shù)組的首地址為2000，則a+1為2008，因?yàn)榈?行有4個(gè)short型數(shù)據(jù)，因此a+1的含義是a[1]的地址，即a+4×2=2008。a+2代表第2行的首地址，它的值是2016，見(jiàn)下圖。

a[0]、a[1]、a[2]既然是一維數(shù)組名，而C/C++語(yǔ)言又規(guī)定了數(shù)組名代表數(shù)組的首地址，因此a[0]代表第0行一維數(shù)組中第0列元素的地址，即&a[0][0]。a[1]的值是&a[1][0]，a[2]的值是&a[2][0]。

第0行第1列元素的地址怎么表示？ 可以用a[0]+1來(lái)表示。

此時(shí)“a[0]+1”中的1代表1個(gè)列元素的字節(jié)數(shù)，即2個(gè)字節(jié)。今a[0]的值是2000，a[0]+1的值是2002(而不是2008)。這是因?yàn)楝F(xiàn)在是在一維數(shù)組范圍內(nèi)討論問(wèn)題的，正如有一個(gè)一維數(shù)組x，x+1是其第1列元素地址一樣。a[0]+0、a[0]+1、a[0]+2、a[0]+3分別是a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]的地址。

前已述及，a[0]和*(a+0)等價(jià)，a[1]和*(a+1)等價(jià)，a[i]和*(a+i)等價(jià)。因此，a[0]+1和*(a+0)+1的值都是&a[0][1](即右圖中的2002)。a[1]+2和*(a+1)+2的值都是&a[1][2](即右圖中的2012)。請(qǐng)注意不要將*(a+1)+2錯(cuò)寫(xiě)成*(a+1+2)，后者變成*(a+3)了，相當(dāng)于a[3]。

進(jìn)一步分析，欲得到a[0][1]的值，用地址法怎么表示呢？既然a[0]+1和*(a+0)+1是a[0][1]的地址，那么，*(a[0]+1)就是a[0][1]的值。同理，*(*(a+0)+1)或*(*a+1)也是a[0][1]的值。*(a[i]+j)或*(*(a+i)+j)是a[i][j]的值。務(wù)請(qǐng)記住*(a+i)和a[i]是等價(jià)的。 有必要對(duì)a[i]的性質(zhì)作進(jìn)一步說(shuō)明。a[i]從形式上看是a數(shù)組中第i個(gè)元素。如果a是一維數(shù)組名，則a[i]代表a數(shù)組第i個(gè)元素所占的內(nèi)存單元。a[i]是有物理地址的，是占內(nèi)存單元的。但如果a是二維數(shù)組，則a[i]是代表一維數(shù)組名。a[i]本身并不占內(nèi)存單元，它也不存放a數(shù)組中各個(gè)元素的值。它只是一個(gè)地址(如同一個(gè)一維數(shù)組名x并不占內(nèi)存單元而只代表地址一樣)。a、a+i、a[i]、*(a+i)、*(a+i)+j、a[i]+j都是地址。*(a[i]+j)、*(*(a+i)+j)是二維數(shù)組元素a[i][j]的值。

為什么a+1和*(a+1)都是2008呢？a+1的值和a+1的地址怎么都是一樣的呢？ 的確，二維數(shù)組中有些概念比較復(fù)雜難懂，要反復(fù)思考。首先說(shuō)明，a+1是地址(指向第1行首地址)，而*(a+1)并不是“a+1單元的內(nèi)容(值)”，因?yàn)閍+1并不是一個(gè)實(shí)際變量，也就談不上它的內(nèi)容。*(a+1)就是a[1]，而a[1]是一維數(shù)組名，所以也是地址。以上各種形式都是地址計(jì)算的不同表示。 為了說(shuō)明這個(gè)容易搞混的問(wèn)題，舉例子來(lái)說(shuō)明。 有一個(gè)排，下設(shè)3個(gè)班，每班有10名戰(zhàn)士。規(guī)定排長(zhǎng)只管理到班，班長(zhǎng)管理戰(zhàn)士。在排長(zhǎng)眼里只有第0、1、2班(為與C/C++語(yǔ)言中數(shù)組下標(biāo)一致，假定班號(hào)也從0開(kāi)始)。排長(zhǎng)從第0班的起始位置走到第1班的起始位置，看來(lái)只走了一步，但實(shí)際上它跳過(guò)了10個(gè)戰(zhàn)士。這相當(dāng)于a+1(見(jiàn)后圖)。為了找到某一班內(nèi)某一個(gè)戰(zhàn)士，必須給兩個(gè)參數(shù)，即第i班第j個(gè)戰(zhàn)士，先找到第i班，然后由該班班長(zhǎng)在本班范圍內(nèi)找第j個(gè)戰(zhàn)士。這個(gè)戰(zhàn)士的位置就是a[i]+j(這是一個(gè)地址)。開(kāi)始時(shí)班長(zhǎng)面對(duì)第0個(gè)戰(zhàn)士。注意，排長(zhǎng)和班長(zhǎng)的初始位置是相同的(如圖中的a和a[0]都是2000)。但它們的“指向”是不同的。

排長(zhǎng)“指向”班，他走一步就跳過(guò)1個(gè)班，而班長(zhǎng)“指向”戰(zhàn)士，走一步只是指向下一個(gè)戰(zhàn)士?？梢钥吹脚砰L(zhǎng)是“宏觀管理”，只管班，在圖中是控制縱向，班長(zhǎng)則是“微觀管理”，管理到戰(zhàn)士，在圖上是控制橫向。如果要找第1班第2個(gè)戰(zhàn)士，則先由排長(zhǎng)找到第1班的班長(zhǎng)，然后，由班長(zhǎng)在本班范圍內(nèi)找到第2個(gè)戰(zhàn)士。二維數(shù)組a相當(dāng)于排長(zhǎng)，每一行(即一維數(shù)組a[0]、a[1]、a[2])相當(dāng)于班長(zhǎng)，每一行中的元素(如a[1][2])相當(dāng)于戰(zhàn)士。a+1與a[0]+1是不同的，a+1是第1行的首地址，a+1指向第1行(相當(dāng)于排長(zhǎng)走到第1班的開(kāi)頭)，而*(a+1)或a[1]或a[1]+0都指向第1行第0列元素(相當(dāng)于第1班第0個(gè)戰(zhàn)士)，二者地址雖相同，但含義不同了