指针
摘自谭浩强C语言程序设计
指针是C语言中广泛使用的一种数据类型。运用指针编
程是C语言最主要的风格之一。
利用指针变量可以表示各种数据结构;能很方便地使用数组
和字符串;并能象汇编语言一样
处理内存地址,从而编出精练而高效的程序。指针极大地丰
富了C语言的功能。学习指针是
学习C语言中最重要的一环,能否正确理解和使用指针是我
们是否掌握C语言的一个标志。
同时,指针也是C语言中最为困难的一部分,在学习中除了
要正确理解基本概念,还必须要
多编程,上机调试。只要作到这些,指针也是不难掌握的。
10.1 地址指针的基本概念
在计算机中,所有的数据都是存放在存储器中的。一般把存
储器中的一个字节称为一个
内存单元,不同的数据类型所占用的内存单元数不等,如整
型量占 2 个单元,字符量占 1
个单元等,在前面已有详细的介绍。为了正确地访问这些内
存单元,必须为每个内存单元编
上号。根据一个内存单元的编号即可准确地找到该内存单元。
内存单元的编号也叫做地址。
既然根据内存单元的编号或地址就可以找到所需的内存单
元,所以通常也把这个地址称为指
针。 内存单元的指针和内存单元的内容是两个不同的概念。
可以用一个通俗的例子来说明
它们之间的关系。我们到银行去存取款时, 银行工作人员
将根据我们的帐号去找我们的存
款单, 找到之后在存单上写入存款、取款的金额。在这里,
帐号就是存单的指针, 存款数
是存单的内容。对于一个内存单元来说,单元的地址即为指
针,其中存放的数据才是该单元
的内容。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内存单元的地址或称为某内存单元的
指针。
图中,设有字符变量 C,其内容为“K”(ASCII 码为十进制
数 75),C 占用了011A 号单元
(地址用十六进数表示)。设有指针变量 P,内容为 011A,这
种情况我们称为 P 指向变量 C,
或说 P 是指向变量 C 的指针。
严格地说,一个指针是一个地址,是一个常量。而一个指针
变量却可以被赋予不同的指
针值,是变量。但常把指针变量简称为指针。为了避免混淆,
我们中约定:“指针”是指地
址,是常量,“指针变量”是指取值为地址的变量。定义指
针的目的是为了通过指针去访问
内存单元。
既然指针变量的值是一个地址,那么这个地址不仅可以
是变量的地址,也可以是其它数
据结构的地址。在一个指针变量中存放一个数组或一个函数
的首地址有何意义呢? 因为数
组或函数都是连续存放的。通过访问指针变量取得了数组或
函数的首地址,也就找到了该数
组或函数。这样一来,凡是出现数组,函数的地方都可以用
一个指针变量来表示,只要该指
针变量中赋予数组或函数的首地址即可。这样做,将会使程
序的概念十分清楚,程序本身也
谭浩强 C语言程序设计 2001年5 月1日
精练,高效。在C语言中,一种数据类型或数据结构往往都
占有一组连续的内存单元。 用
“地址”这个概念并不能很好地描述一种数据类型或数据结
构,而“指针”虽然实际上也是一
个地址,但它却是一个数据结构的首地址,它是“指向”一
个数据结构的,因而概念更为清
楚,表示更为明确。 这也是引入“指针”概念的一个重要
原因。
10.2 变量的指针和指向变量的指针变量
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。
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”,
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。
10.2.1 定义一个指针变量
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
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时而指向一个浮点变量,时而又指向一个字符变量。
10.2.2 指针变量的引用
指针变量同普通变量一样,使用之前不仅要定义说明,而且
必须赋予具体的值。未经赋
值的指针变量不能使用,否则将造成系统混乱,甚至死机。
指针变量的赋值只能赋予地址,
决不能赋予任何其它数据,否则将引起错误。在C语言中,
变量的地址是由编译系统分配的,
对用户完全透明,用户不知道变量的具体地址。
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) 。
C语言中提供了地址运算符&来表示变量的地址。
其一般形式为:
&变量名;
如&a 表示变量 a 的地址,&b 表示变量 b 的地址。变量本
身必须预先说明。
设有指向整型变量的指针变量p,如要把整型变量a 的地址赋
予p可以有以下两种方式:
(1) 指针变量初始化的方法
int a;
int *p=&a;
(2) 赋值语句的方法
int a;
int *p;
p=&a;
不允许把一个数赋予指针变量,故下面的赋值是错误的:
int *p;
p=1000;
被赋值的指针变量前不能再加“*”说明符,如写为*p=&a 也
是错误的。
假设:
int i=200, x;
int *ip;
我们定义了两个整型变量 i,x,还定义了一个指向整型数的指
针变量 ip。i,x 中可存放
整数,而 ip中只能存放整型变量的地址。我们可以把 i 的地
址赋给 ip:
ip=&i;
此时指针变量 ip 指向整型变量 i,假设变量 i 的地址为
1800,这个赋值可形象理解为下
图所示的联系。
以后我们便可以通过指针变量 ip间接访问变量 i,例如:
x=*ip;
运算符*访问以ip为地址的存贮区域,而ip中存放的是变量i的
地址,因此,*ip访问的
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是地址为1800的存贮区域(因为是整数,实际上是从1800开始
的两个字节),它就是i所占用
的存贮区域, 所以上面的赋值表达式等价于
x=i;
另外,指针变量和一般变量一样,存放在它们之中的值是可以
改变的,也就是说可以改变
它们的指向,假设
int i,j,*p1,*p2;
i='a';
j='b';
p1=&i;
p2=&j;
则建立如下图所示的联系:
这时赋值表达式:
p2=p1
就使 p2 与 p1 指向同一对象 i,此时*p2 就等价于i,而不是
j,图所示:
如果执行如下表达式:
*p2=*p1;
则表示把 p1指向的内容赋给 p2 所指的区域, 此时就变成
图所示
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通过指针访问它所指向的一个变量是以间接访问的形式进
行的,所以比直接访问一个变
量要费时间,而且不直观,因为通过指针要访问哪一个变量,取
决于指针的值(即指向),例如
"*p2=*p1;"实际上就是"j=i;",前者不仅速度慢而且目的不明。
但由于指针是变量,我们可以
通过改变它们的指向,以间接访问不同的变量,这给程序员带
来灵活性,也使程序代码编写得
更为简洁和有效。
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