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C語言核心之數(shù)組和指針詳解

 

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指針

相信大家對下面的代碼不陌生： 

 
 
    
  
  
  1. int i=2;                                            
    2. 
  
  
  2. int *p;                                             
    3. 
  
  
  3. p=&i; 
    4.

這是最簡單的指針應用，也是最基本的用法。再來熟悉一下什么是指針：首先指針是一個變量，它保存的并不是平常的數(shù)據(jù)，而是變量的地址。如上代碼，指針p中保存的是整型變量i的地址信息。

接下來看如何定義一個指針，既然指針也是一個變量，那么它的定義也和其它變量一樣定義：如：int p；是間接尋址或間接引用運算符。上例中我們還看到了一個特別的運算符&，它是一個取地址運算符（在其他合適場合&也是按位運算運算符，&&為取交集運算符）。

在上面的指針定義中，我們看到了定義的是一個整型指針，難道指針還有類型嗎？答案是肯定的，指針只能指向某種特定類型的對象，也就是說，每個指針都必須指向某種特定的數(shù)據(jù)類型（***的例外：指向void類型的指針可以存放指向任何類型的指針，但它不能間接引用其自身。）。比如，int 類型的指針絕對不能指向char 類型的變量。

下面我們給出一個完整的例子來說明指針的簡單應用：

 
 
    
  
  
  1. #include 
    2. 
  
  
  2. void main() 
    3. 
  
  
  3. { 
    4. 
  
  
  4.     int a,b,c,*p; 
    5. 
  
  
  5.     a=1; 
    6. 
  
  
  6.     b=3; 
    7. 
  
  
  7.     p=&a; 
    8. 
  
  
  8.     b=*p+1; 
    9. 
  
  
  9.     c=*(p+1); 
    10. 
  
  
  10.     printf("%d %d %d %d /n",a,b,c,*p+3); 
    11. 
  
  
  11. } 
    12.

運行結果為： 1 2 -858993460 4

這是個完整的例子，可以自己在機器上調試一下，現(xiàn)在很多人用的都是微軟的Visual Studio 開發(fā)環(huán)境，有人就不知道在該開發(fā)環(huán)境中怎么寫C程序以及調試C程序，具體境況可以參考附錄。

在上面例子中，看到了這樣兩個表達式b=p+1;和c=(p+1);前者的意思是p所指的地址里的內容加1再賦給b，相當于b=a+1;，后者是p所指的地址加1再把（p+1）所指的地址賦給c，當然我們不知道p的下一個地址里放的是什么，所以輸出了一個隨機值（這樣的操作時很危險的，切記不要使用不確定的內存地址）。

數(shù)組

數(shù)組大家應該都很熟悉了，用途非常廣泛。

 
 
    
  
  
  1. int a[4]={2,4,5,9}; 
    2.

此語句定義一個4個空間大小的整型數(shù)組a并為它進行了初始化。

數(shù)組的基礎知識可以參考其他相應的教材，我們在這主要討論指針和數(shù)組的結合應用。

我們再來看個完整的例子： 

 
 
    
  
  
  1. #include 
    2. 
  
  
  2. void main() 
    3. 
  
  
  3. { 
    4. 
  
  
  4.     int a[4]={2,4,5,9}; 
    5. 
  
  
  5.     int *p; 
    6. 
  
  
  6.     p=a; 
    7. 
  
  
  7.     *p=*p++; 
    8. 
  
  
  8.     printf("%d %d %d/n",*p,*p+6,*(p+1)); 
    9. 
  
  
  9. } 
    10.

運行結果：4 10 5

分析：語句p=a;表示把數(shù)組a的第0個元素的地址賦給指針p，數(shù)組名a代表的是數(shù)組a的第0個元素的地址。

a[i]表示數(shù)組a的第i個元素，如果定義一個指針p，那么語句p=&a[0];表示可以將指針p指向數(shù)組a的第0個元素，也就是說p的值為數(shù)組元素a[0]的地址。那么（p+1）引用的是數(shù)組元素a[1]的內容，p+i是數(shù)組元素a[i]的地址，（p+i）引用的是數(shù)組元素a[i]的內容。對數(shù)組元素a[i]的引用也可以寫成(a+i)?？梢缘贸鼋Y論：&a[i]與a+i的含義相同，p[i]與（p+i）也是等價的。

雖然數(shù)組和指針有這么多通用的地方，但我們必須記住，數(shù)組名和指針之間有一個不同之處。指針是一個變量，因此語句p=a和p++都是合法的。但數(shù)組名不是變量，因此，類似于a=p和a++形式的語句是非法的。

下面來看一個我們常用的函數(shù)strlen(char *s):

 
 
    
  
  
  1. int strlen(char *s) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3.     int n; 
    4. 
  
  
  4.     for(n=0;*s!='/0';s++) 
    5. 
  
  
  5.           n++; 
    6. 
  
  
  6.     return n; 
    7. 
  
  
  7. } 
    8.

因為s是一個指針，所以對其執(zhí)行自增運算是合法的。執(zhí)行s++運算不會影響到strlen函數(shù)的調用者中的字符串，它僅對該指針在strlen函數(shù)中的私有副本進行自增運算。在函數(shù)定義中，形式參數(shù)char s[]和char *s是等價的。

我們再來看一下地址算術運算：如果p是一個指向數(shù)組中某個元素的指針，那么p++將對p進行自增運算并指向下一個元素，而p+=i將對p進行加i的增量運算，使其指向指針p當前所指向元素之后的第i個元素。同其他類型的變量一樣，指針也可以進行初始化。通常，對指針有意義的初始化值只能是0或者是表示地址的表達式，對后者來說，表達式所表達的地址必須是在此之前已定義的具有適當類型的數(shù)據(jù)的地址。任何指針與0進行相等或者不相等的比較運算都有意義。但是指向不同數(shù)組的元素的指針之間的算術或比較運算沒有意義。指針還可以和整數(shù)進行相加或相減運算。如p+n表示指針p當前指向的對象之后第n個對象的地址。無論指針p指向的對象是何種類型，上述結論都成立。在計算p+n時，n將根據(jù)p指向的對象的長度按比例縮放，而p指向的對象的長度則取決于p的聲明。例如，如果int類型占4個字節(jié)的存儲空間，那么在int類型的計算中對應的n將按4的倍數(shù)來計算。

指針的減法運算也是有意義的，如果p和q指向相同數(shù)組中的元素，且p

 
 
    
  
  
  1. int strlen(char *s) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3.    char *p=s; 
    4. 
  
  
  4.    while(*p!='/0') 
    5. 
  
  
  5.           p++; 
    6. 
  
  
  6.    return p-s; 
    7. 
  
  
  7. } 
    8.

程序中，p被初始化為指向s，即指向該字符串的***個字符，while循環(huán)語句將依次檢查字符串中的每個字符，直到遇到標識字符數(shù)組結尾的字符’/0’為止。由于p是指向字符的指針，所以每執(zhí)行以此p++，p就將指向下一個字符的地址，p-s則表示已經(jīng)檢查過的字符數(shù)，即字符串長度。

總結：有效的指針運算包括相同類型指針之間的賦值運算；指針和整數(shù)之間的加減運算；指向相同數(shù)組中元素的兩個指針間的減法或比較運算；將指針賦值為0或指針與0之間的比較運算。其他所有形式的指針運算都是非法的。

再來看兩條語句：

char  a[]=”I  am  a  boy”;  char *p=”I  am  a  boy”;

a是一個僅僅足以存放初始化字符串以及空字符’/0’的一維數(shù)組。數(shù)組中的單個字符可以進行修改，但a始終指向同一個存儲位置。而p是一個指針，其初值指向一個字符串常量，之后它可以被修改以指向其他地址，但如果試圖修改字符串的內容，結果是沒有定義的。

為了更容易理解數(shù)組和指針的關系，我們再來看一個函數(shù)： 

 
 
    
  
  
  1. void strcpy(char *s,char *t) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3.    int i; 
    4. 
  
  
  4.    i=0; 
    5. 
  
  
  5.    while((s[i]=t[i])!='/0') 
    6. 
  
  
  6.           i++; 
    7. 
  
  
  7. } 
    8.

因為參數(shù)是通過值傳遞的，所以在strcpy函數(shù)中可以以任何方式使用參數(shù)s和t。

下面是指針實現(xiàn)的幾個版本： 

 
 
    
  
  
  1. void strcpy(char *s,char *t) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3.    while((*s=*t)!='/0'){ 
    4. 
  
  
  4.           s++; 
    5. 
  
  
  5.           t++; 
    6. 
  
  
  6.    } 
    7. 
  
  
  7. } 
    8.

最簡版本： 

 
 
    
  
  
  1. void strcpy(char *s,char *t) 
    2. 
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  3.    while(*s++=*t++) 
    4. 
  
  
  4.           ; 
    5. 
  
  
  5. } 
    6.

這里，s和t的自增運算放到了循環(huán)的測試部分中。表達式*t++的值是執(zhí)行自增運算之前t所指向的字符。后綴運算符++表示在讀取該字符之后才改變t的值。同樣，在s執(zhí)行自增運算之前，字符就被存儲到了指針s指向的舊位置。上面的版本中表達式同’/0’的比較是多余的，因為只需要判斷表達式的值是否為0即可。

指針數(shù)組和指向指針的指針

這兩個詞次聽起來挺新穎的，到底是什么意思呢？

由于指針本身也是變量，所以它們也可以像其他變量一樣存儲在數(shù)組中。這一點很容易理解。 

 
 
    
  
  
  1. #include 
    2. 
  
  
  2. #include 
    3. 
  
  
  3. void main() 
    4. 
  
  
  4. { 
    5. 
  
  
  5.    int i; 
    6. 
  
  
  6.    char b[]={"wustrive_2008"}; char *a[1]; *a=b; for(i=0;i
  
  
  7. } 
    8.

運行結果：wustrive_2008

這里庫函數(shù)strlen，strlen為string類的標準庫函數(shù)，所以要包含#include。

下面我們來自己寫一個strlen函數(shù)，我們把上面的例子該成這樣： 

 
 
    
  
  
  1. #include 
    2. 
  
  
  2. int strlen(char *s) 
    3. 
  
  
  3. { 
    4. 
  
  
  4.    char *p=s; 
    5. 
  
  
  5.    while(*p!='/0') 
    6. 
  
  
  6.           p++; 
    7. 
  
  
  7.    return p-s; 
    8. 
  
  
  8. } 
    9. 
  
  
  9. void main() 
    10. 
  
  
  10. { 
    11. 
  
  
  11.    int i; 
    12. 
  
  
  12.    char b[]={"wustrive_2008"}; char *a[1]; *a=b; for(i=0;i
  
  
  13. } 
    14.

這個運行結果和上個例子一樣，不一樣的只是我們自己實現(xiàn)了strlen函數(shù)，我們再編程時使用的庫函數(shù)，都是語言的開發(fā)者或者系統(tǒng)為我們寫好了的函數(shù)，其實我們也可以自己寫。

這個例子很好的演示了指針數(shù)組的用法，指針數(shù)組a的值a[1]是一個指針，指向字符數(shù)組***個字符。

指針的指針也很好理解，就是一個指針里放的是另一個指針的地址，而另一個指針可能指向一個變量的地址，還可能指向另一個指針。

指針和多維數(shù)組

看兩個定義語句：int a[5][10]; int *b[5];

從語法角度講，a[3][4]和b[3][4]都是對一個int對象的合法引用。但a是一個真正的二維數(shù)組，它分配了50個int類型長度的存儲空間。但b定義僅僅分配了5個指針，并且沒有初始化，它們必須進行顯示的初始化，假設b的每個元素都指向一個有10個元素的數(shù)組，那么編譯器就要為它分配50個int類型長度的存儲空間以及5個指針存儲空間。指針數(shù)組的一個重要優(yōu)點在于，數(shù)組的每一行長度可以不同，也就是說，b的每個元素不必都指向一個有10個元素的向量。

指向函數(shù)的指針：

在C語言中，函數(shù)雖然不是變量，但可以定義指向函數(shù)的指針。這種類型的指針可以被賦值，存放在數(shù)組中，傳遞給函數(shù)以及作為函數(shù)的返回值等。

如果下面的語句為一個函數(shù)的參數(shù)，表示什么意思：

 
 
    
  
  
  1. int (p)(void ,void *) 
    2.

它表明p是一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)具有兩個void類型的參數(shù)，其返回值類型為int。語句if((p)(v[i],v[left])<0)中，p的使用和其聲明是一致的，p是一個指向函數(shù)的指針，p代表一個函數(shù)。如果寫成這樣：int p(void ,void )則表明p是一個函數(shù)，該函數(shù)返回一個int類型的指針。

下面來看兩個聲明：

int  *f（）;      //f是一個函數(shù)，它返回一個指向int類型的指針
int   (*pf)();     //pf是一個指向函數(shù)的指針，該函數(shù)返回一個int類型的對象。


網(wǎng)站題目：C語言核心之數(shù)組和指針詳解
新聞來源：http://www.5511xx.com/article/cohiddg.html