2023年中央電大C語(yǔ)言A課程輔導(dǎo)資料

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)A課程輔導(dǎo)（5）---第5章指針重要內(nèi)容：一、指針的概念二、指針變量三、指針運(yùn)算四、指針與數(shù)組五、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派六、使用指針和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派的程序舉例一、指針的概念指針：計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器中一個(gè)存儲(chǔ)（單元）字節(jié)的地址。該地址是一個(gè)32位的二進(jìn)制編碼，所占有的字節(jié)數(shù)（指針類(lèi)型長(zhǎng)度）與int類(lèi)型長(zhǎng)度相同。指針是一種特殊的數(shù)據(jù)，即不是字符和常數(shù)，而是內(nèi)存單元的編碼（地址）。指針與數(shù)據(jù)類(lèi)型：在C語(yǔ)言中每個(gè)指針都與一個(gè)具體的數(shù)據(jù)類(lèi)型相聯(lián)系，即為內(nèi)存中存儲(chǔ)該類(lèi)型的一個(gè)數(shù)據(jù)的地址，具體為數(shù)據(jù)所占用存儲(chǔ)空間（又稱(chēng)為存儲(chǔ)單元或數(shù)據(jù)單元）的首字節(jié)地址。如intx=10;則x的地址就是一個(gè)指針，它是存儲(chǔ)x的值10的4個(gè)存儲(chǔ)字節(jié)的第一個(gè)字節(jié)的地址。指針類(lèi)型：就是它所指向的存儲(chǔ)單元中所存數(shù)據(jù)的類(lèi)型。如一個(gè)指針指向一個(gè)整型數(shù)（即所指向的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的是整數(shù)），則稱(chēng)為整型指針；若指向一個(gè)字符，則成為字符指針。數(shù)據(jù)地址的表達(dá)：在一個(gè)變量前加上&字符，就表達(dá)取該變量的地址，該地址（指針）的類(lèi)型就是該數(shù)據(jù)的類(lèi)型。如intx;&x就表達(dá)x的地址，其類(lèi)型為int指針類(lèi)型，可表達(dá)為int*。空指針：其值為0的指針?lè)Q為空指針?？罩羔槻恢赶蛉魏螖?shù)據(jù)，在stdio.h頭文獻(xiàn)中已經(jīng)把NULL定義為0，所以符號(hào)常量NULL也表達(dá)為空指針。二、指針變量可以保存存儲(chǔ)單元地址的變量。一般變量保存的是字符或常數(shù)。定義格式：<類(lèi)型關(guān)鍵字>*<指針變量名>[=<指針表達(dá)式>],...;與一般變量定義語(yǔ)句格式基本相同，只要在變量標(biāo)記符前加上*即為指針變量。格式舉例：(1)intx,*p;//定義x為int型一般變量，p為int*型指針變量(2)inta=10,*pa=&a;//定義int變量a并初始化10，同時(shí)定義pa為//int*類(lèi)型的指針變量，并初始化為a的地址，即整數(shù)變量的地址(3)char*p1=0,*p2="pointer";//p1為空，p2指向字符串"pointer"http://把"pointer"的第1個(gè)字符的地址賦給指針變量p2，類(lèi)型為char*(4)char*d[5]={0};//字符數(shù)組d[5]中每個(gè)元素均為指針變量，其值為空(5)intx=5,*px=&x,**pp=&px;//px:int*類(lèi)型，pp:int**類(lèi)型pppxx&px&x5//px的地址具有int**類(lèi)型(6)char*rp[3]={"front","middle","rear"};//定義指針數(shù)組和初始化(7)inta[10],*ps=a;//數(shù)組名a的值是第1個(gè)元素的地址，//即a[0]元素的地址&a[0]，類(lèi)型為int*輸出一般指針和輸出字符指針?biāo)赶虻淖址狠敵鲆话阒羔槙r(shí)使用的格式符為"%p"，輸出字符指針?biāo)赶虻淖址畷r(shí)使用的格式符為"%s"。例如：#include<stdio.h>voidmain(){inta=30;char*cp;//可以保存一個(gè)字符變量或數(shù)組元素的地址cp="output";//cp指向字符串常量"output"printf("%p%p\n",&a,cp);//輸出指針，分別為a和'o'的地址printf("%d%s\n",a,cp);//輸出a的值和cp所指向的字符串}運(yùn)營(yíng)結(jié)果：0013FF7C0042023C//十六進(jìn)制8位30output向字符指針輸入字符串：chara[30];scanf("%s",a);//gets(a);chara[30],*p=a;scanf("%s",p);//gets(p);運(yùn)用typedef語(yǔ)句定義指針數(shù)據(jù)類(lèi)型：(1)typedefint*inPointer;//定義inPointer為int*類(lèi)型，//若用inPointers1=NULL;等價(jià)于int*s1=NULL;(2)typedefchar*chPointer;//定義chPointer為char*類(lèi)型(3)typedefchar*AA[10];//定義AA為char*[10]指針數(shù)組類(lèi)型，//若用AAaa;等價(jià)于char*aa[10];三、指針運(yùn)算

涉及賦值、取地址、間接訪(fǎng)問(wèn)、增減1等。賦值（=）雙目運(yùn)算，把賦值號(hào)右邊的指針（地址）值賦給左邊的同類(lèi)型的指針變量。intx=30,*px,*py;px=&x;py=px;//把x的地址賦給px，把px值賦給py，它們均指向x取地址（&)單目運(yùn)算，使用在一般變量的前面，表達(dá)取變量的地址。charch='+',*p=&ch;//取ch變量的地址賦給p，p指向chchars[30]="Apple",*ps=s;//字符數(shù)組s的地址賦給ps，ps指向s，//s和ps的值均為s數(shù)組中第1個(gè)元素'A'的存儲(chǔ)地址間接訪(fǎng)問(wèn)（*）在指針前面使用*運(yùn)算符可以訪(fǎng)問(wèn)到指針?biāo)赶虻膶?duì)象。如：intx=12,*px=&x;//px指向x，px所指向的對(duì)象x的值為12printf("%d\n",*px+10);//22，使用*px+10等同于x+10*px+=15;//27，使用*px+=15等同于x+=15，*px即x的值變?yōu)?7增1（++）和減1（--)單目運(yùn)算，可使用在指針變量的前面或后面，使指針變量的值增1或減1。inta[5]={10,15,20,25,30},x,y;int*p=a;//p指向a[0]元素，即p的值為a[0]的地址x=*p++;//x的值為10，p加1后賦給p，p指向下一個(gè)元素a[1]x=*++p;//x的值為20，p指向元素a[2]y=(*p)++;//y的值為20，a[2]被加1后賦給a[2]，a[2]的值變21p--;//運(yùn)算前p指向a[2]，運(yùn)算后p指向a[1]printf("%d\n",*p--);//輸出a[1]的值15，然后p減1后指向a[0]p=&a[3];printf("%d\n",--*p);//*p的值25，輸出減1后的a[3]的值24注意：當(dāng)指針變量p指向數(shù)組中的一個(gè)元素時(shí)，p++或++p則使p指向其下一個(gè)元素，p—或—p則使p指向其前一個(gè)元素。若p指向a[i]，則進(jìn)行p++或++p運(yùn)算后，p指向a[i+1]；若p指向a[i]，則進(jìn)行p--或--p運(yùn)算后，p指向a[i-1]。加（+）和減（-）雙目運(yùn)算，使指針向后或向前移動(dòng)若干個(gè)數(shù)據(jù)位置。intb[6]={1,3,5,7,9,11};int*p=b,*q=p+5;//p指向b[0]，q指向b[5]，p+5等同于b+5printf("%d\n",*(q-3));//輸出b[2]的值5p=b+6;//p指向b[6]數(shù)組后面的一個(gè)數(shù)據(jù)單元，即b[5]后的位置*--p;//取b[5]元素的值11加賦值（+=）和減賦值（-=）雙目運(yùn)算，左邊的指針變量加上或減去右邊相應(yīng)的值。chara[20]="wbcdefghi";char*p=a;//p指向a[0]，即字符wp+=7;//運(yùn)算后p指向a[7]，即字符hp-=4;//運(yùn)算后p指向a[3]，即字符d*p-=3;//運(yùn)算后使a[3]的值減3，由100(d的ASCII碼)變?yōu)?7(a的碼)比較（==,!=,<,<=,>,>=)雙目運(yùn)算，比較左右兩個(gè)指針（地址）的大小。數(shù)組中后面元素的指針大于前面元素的指針，即&a[i+1]>&a[i]。inta[5]={20,15,32,48,46};int*p;for(p=a;p<a+5;p++)printf("%d",*p);//依次輸出a中每個(gè)元素值for(p=a+4;p>=a;p--)printf("%d",*p);//逆序輸出a中每個(gè)元素值這一講就到這里，同學(xué)們?cè)僖?jiàn)！四、指針與數(shù)組1.指針與一維數(shù)組一維數(shù)組名是指向該數(shù)組第一個(gè)元素的指針常量12251830634450inta[7]={12,25,18,30,63,44,50};0123456a*a表達(dá)a[0]元素，*a的值即為a[0]的值。a的值等于&a[0]，類(lèi)型int*。a為指針常量，即其值不可修改，所以使用a++是錯(cuò)誤的。道理很簡(jiǎn)樸，假如允許修改數(shù)組名的值，以后就無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)該數(shù)組了。數(shù)組元素的下標(biāo)和指針訪(fǎng)問(wèn)方式a[i]等價(jià)于*(a+i)，分別為下標(biāo)和指針訪(fǎng)問(wèn)方式。*a與a[0]，*(a+1)與a[1]等價(jià)。假定int*p=a+i;則*p與a[i]，*p++與a[i++]等價(jià)。for(i=0;i<7;i++)printf("%5d\n",a[i]);//下標(biāo)方式等價(jià)于：for(i=0;i<7;i++)printf("%5d\n",*(a+i));//指針?lè)绞降葍r(jià)于：for(p=a;p<a+7;p++)printf("%5d\n",*p);//指針?lè)绞降葍r(jià)于：for(p=a,i=0;i<7;i++)printf("%5d\n",p[i]);//下標(biāo)方式//p初始指向數(shù)組a中第1個(gè)元素，p[i]與a[i]等價(jià)，均為*(a+i)2.指針與二維數(shù)組二維數(shù)組名是指向該數(shù)組第一行元素的指針常量，其值為整個(gè)二維數(shù)組空間的首地址intb[3][4]={{1,2,3,4},{2,4,6,8},{3,6,9,12}};b為指向b[0]行4個(gè)元素的指針常量，其值為&b[0]，亦即&b[0][0]的值，但類(lèi)型為int(*)[4]，而不是int*。b[i]為i行元素（一維數(shù)組）的數(shù)組名，b[i]的值為b[i][0]元素的地址。它們的類(lèi)型均為int*。而&b[i]的值雖然也等于b[i][0]元素的地址，但類(lèi)型為int(*)[4]，由于它是該行元素的首地址。同一維數(shù)組名同樣，不允許修改二維數(shù)組名的值，如進(jìn)行b++操作是錯(cuò)誤的。二維數(shù)組名的值可以賦給同類(lèi)型的指針變量int(*pb)[4]=b;//把b的值賦給同類(lèi)型的指針變量pb，pb也指向此數(shù)組，//此后pb也可以作為數(shù)組名使用，訪(fǎng)問(wèn)任何元素pb[2][3]等價(jià)與b[2][3]，值為12。注意：int(*pb)[4]與int(*pb)[5]不同，由于pb所指向的元素個(gè)數(shù)不同。若int*pb[4]的則定義pb為具有4個(gè)元素的整型指針數(shù)組，而不是定義指向具有4個(gè)整型元素的數(shù)組的指針。二維數(shù)組元素的下標(biāo)和指針訪(fǎng)問(wèn)方式b[i][j](*(b+i))[j]或*(b[i]+j)或*(*(b+i)+j)//均等價(jià)for(i=0;i<3;i++){for(j=0;j<4;j++)printf("%d",b[i][j]);//*(*(b+i)+j)printf("\n");}使用指針和數(shù)組的程序舉例例1：#include<stdio.h>voidmain(){inta[8]={3,5,7,9,11,13,15,17};inti,*p=a;//p的值為&a[0]for(i=0;i<8;i++){printf("%5d",*p++);//先*p,后p的值加1if((i+1)%4==0)printf("\n");//輸出4個(gè)元素后換行}}輸出結(jié)果：357911131517例2：#include<stdio.h>voidmain(){inta[8]={46,38,72,55,24,63,50,37};intmax=*a,min=*a;//a[0]的值賦給max和minint*p;for(p=a+1;p<a+8;p++){//掃描整個(gè)數(shù)組if(*p>max)max=*p;//大放maxif(*p<min)min=*p;//小放min}printf("%5d%5d\n",max,min);//輸出最大和最小值}輸出結(jié)果：7224五、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派1.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派的概念變量和數(shù)組在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中都有相應(yīng)的存儲(chǔ)空間，該存儲(chǔ)空間的分派時(shí)機(jī)有兩種：一種在編譯階段，或者說(shuō)在程序運(yùn)營(yíng)前；另一種在程序運(yùn)營(yíng)之中。前者稱(chēng)為靜態(tài)存儲(chǔ)分派方式，后者稱(chēng)為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派方式。變量的靜態(tài)存儲(chǔ)分派方式通過(guò)一般的變量定義語(yǔ)句定義的變量，采用的是靜態(tài)存儲(chǔ)分派方式。如：intx,y;//x和y分別相應(yīng)的4個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間是靜態(tài)分派的inta[10];//數(shù)組a所需要的40個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間是靜態(tài)分派的charb[20],*p=b;//數(shù)組b的20個(gè)字節(jié)和指針變量p的4字節(jié)是靜態(tài)分派的doublec[M][N]={{0}};//數(shù)組c的M*N*8個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間是靜態(tài)分派的變量的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派方式變量的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派需要調(diào)用在系統(tǒng)頭文獻(xiàn)stdlib.h中聲明的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些函數(shù)為malloc()、calloc()和realloc()三種。2.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派函數(shù)的原型格式和功能malloc()函數(shù)原型格式void*malloc(unsignedintk);功能：調(diào)用它時(shí)可以分派k個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，并把第1個(gè)字節(jié)的地址返回，該返回值具有void*類(lèi)型，可以賦給任一具體類(lèi)型的指針變量。calloc()函數(shù)原型格式void*calloc(unsignedintn,unsignedintk);功能：調(diào)用它時(shí)可以分派n*k個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，并把第1個(gè)字節(jié)的地址返回，該返回值具有void*類(lèi)型，可以賦給任一具體類(lèi)型的指針變量。通常用n表達(dá)數(shù)組長(zhǎng)度，k表達(dá)元素類(lèi)型的長(zhǎng)度。realloc()函數(shù)原型格式void*realloc(void*ptr,unsignedintk);功能：調(diào)用它時(shí)可以分派k個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，接著把ptr已經(jīng)指向的動(dòng)態(tài)分派的存儲(chǔ)空間的內(nèi)容復(fù)制到新分派的存儲(chǔ)空間中，最后把新分派的存儲(chǔ)空間的第1個(gè)字節(jié)的地址返回。由于該返回值具有void*類(lèi)型，所以可以賦給任一具體類(lèi)型的指針變量，通常仍賦給ptr所相應(yīng)的實(shí)參指針變量，使得通過(guò)該調(diào)用后增長(zhǎng)或縮小動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間。3.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派的調(diào)用格式舉例(1)int*pn=malloc(sizeof(int));//分派一個(gè)整數(shù)存儲(chǔ)空間由指針變量pn所指向，此動(dòng)態(tài)分派的變量//為*px，可用它保存一個(gè)整數(shù)，如：*px=25;*px+=30;//其值為55(2)double*pa=calloc(10,sizeof(double));//分派一個(gè)具有10個(gè)雙精度元素的一維數(shù)組空間，由指針變量pa//所指向，pa也就是該動(dòng)態(tài)數(shù)組的數(shù)組名（但有區(qū)別，它是變不是常），//通過(guò)它可以訪(fǎng)問(wèn)該數(shù)組中的任何元素。如：*pa=12;把12賦給//pa[0]元素；又如：pa[i]<pa[j]進(jìn)行兩元素大小的比較(3)pa=realloc(pa,20*sizeof(double));//增長(zhǎng)pa指針?biāo)赶虻拇鎯?chǔ)空間的大小，由10個(gè)雙精度元素變?yōu)?/20個(gè)雙精度元素，同時(shí)原有的存儲(chǔ)內(nèi)容被復(fù)制過(guò)來(lái)。(4)int**top=calloc(M+1,sizeof(int*));//top動(dòng)態(tài)數(shù)組具有M+1個(gè)元素，每個(gè)元素可以存儲(chǔ)一個(gè)整數(shù)的地址。4.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派的優(yōu)點(diǎn)允許在程序運(yùn)營(yíng)過(guò)程中隨時(shí)擬定待使用的存儲(chǔ)空間的大小，不必象靜態(tài)分派那樣需要事先擬定。一般定義一個(gè)數(shù)組時(shí)，必須確切給出數(shù)組的每一維的尺寸，如：inta[10],b[M][N];//M和N必須是已經(jīng)定義的符號(hào)常量動(dòng)態(tài)分派定義一個(gè)數(shù)組時(shí)，所分派的存儲(chǔ)空間的大小可以是常量，也可以是變量。如：(1)inta=calloc(10,4);//兩個(gè)參數(shù)都為常量(2)inta=calloc(x,4);//第1個(gè)參數(shù)為變量，分派x個(gè)整數(shù)元素的空間(3)charb=malloc(n1+n2);//n1和n2為變量，分派n1+n2個(gè)字節(jié)的空間(4)charc=malloc(sizeof(d));//根據(jù)另一個(gè)對(duì)象d的大小分派空間5.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間的釋放釋放動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間的free()函數(shù)的原型格式voidfree(void*ptr);功能：調(diào)用它時(shí)可以把指針變量ptr所指向的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間釋放掉，即歸還給操作系統(tǒng)。free()函數(shù)原型聲明也包含在stdlib.h系統(tǒng)頭文獻(xiàn)中當(dāng)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間保存的內(nèi)容不再使用時(shí)，可調(diào)用該free()函數(shù)及時(shí)釋放掉，若沒(méi)有調(diào)用它，則一直到程序運(yùn)營(yíng)結(jié)束時(shí)該動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間才被自動(dòng)釋放給操作系統(tǒng)。對(duì)于一般靜態(tài)分派的變量，其占有的存儲(chǔ)空間只能由C語(yǔ)言系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)時(shí)自動(dòng)釋放，其時(shí)機(jī)為所在的模塊（復(fù)合語(yǔ)句）剛執(zhí)行完畢。下面看一個(gè)程序例子#include<stdio.h>//支持調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)輸入和輸出操作的函數(shù)#include<stdlib.h>//支持調(diào)用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派和釋放函數(shù)voidmain(){int*a=calloc(10,sizeof(int));//動(dòng)態(tài)分派得到a[10]數(shù)組，//為40字節(jié)的存儲(chǔ)空間，同時(shí)靜態(tài)分派得到a指針變量，4字節(jié)inti;//靜態(tài)分派得到i整數(shù)變量，4字節(jié)for(i=0;i<10;i++)a[i]=i*i;//給a數(shù)組中每個(gè)元素賦值for(i=0;i<10;i++)printf("%d",a[i]);//輸出a中每個(gè)元素值printf("\n");//輸出一個(gè)換行符free(a);//a[10]數(shù)組的40個(gè)字節(jié)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間被交還給操作系統(tǒng)}//此主函數(shù)執(zhí)行結(jié)束時(shí)，自動(dòng)把a(bǔ)和i各占有的4字節(jié)交還給操作系統(tǒng)程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果：0149162536496481六、使用指針和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派的程序舉例例1：以指針?lè)绞皆L(fǎng)問(wèn)數(shù)組元素的例子#include<stdio.h>#include<stdlib.h>voidmain(){inta[5]={3,6,9,12,15};int*p=a;//把數(shù)組a的首地址賦給指針變量pinti;for(i=0;i<5;i++)printf("%5d",*p++);//指針?lè)绞皆L(fǎng)問(wèn)數(shù)組aprintf("\n");//換行for(p=a+4;p>=a;p--)printf("%5d",*p);//從后向前訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組元素printf("\n");//換行}輸出結(jié)果：36912151512963例2：進(jìn)行簡(jiǎn)樸變量動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派的例子#include<stdio.h>#include<stdlib.h>voidmain(){intx=23,y=40,z;int*p1=malloc(sizeof(int));//為*p1動(dòng)態(tài)分派4字節(jié)存儲(chǔ)空間int*p2=malloc(sizeof(int));//為*p2動(dòng)態(tài)分派4字節(jié)存儲(chǔ)空間*p1=x;*p2=y;//分別把x值23和y值40賦給動(dòng)態(tài)變量*p1和*p2printf("%d%d\n",*p1,*p2);//輸出*p1和*p2的值為2340z=*p1;*p1=*p2;*p2=z;//互換*p1和*p2所保存的值printf("%d%d\n",*p1,*p2);//輸出*p1和*p2的值為4023free(p1);free(p2);//釋放p1和p2各自所指向的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)空間}程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果：23404023例3：動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分派任意大小的一維數(shù)組的例子#include<stdio.h>#include<stdlib.h>voidmain(){intn,i,sum=0;int*a;printf("從鍵盤(pán)給n輸入一個(gè)正整數(shù)(1-10):");while(1){scanf("%d",&n);//輸入1-10之間的數(shù)到n中if(n>=1&&n<=10)break;elseprintf("重輸:");}a=calloc(n,sizeof(int));//動(dòng)態(tài)分派a[n]數(shù)組空間，n是變量a[0]=0;a[1]=1;//給a數(shù)組的前2個(gè)元素賦值for(i=2;i<n;i++)a[i]=a[i-1]+a[i-2];//從元素a[2]起，每個(gè)元素值等于前2個(gè)元素值之和//0+1=1,1+1=2,1+2=3,2+3=5,…for(i=0;i<n;i++){sum+=a[i];//計(jì)算出n個(gè)元素之和printf("