C语言入门教程 (十五) 指针概念

学习Turbo C语言,如果你不能用指针编写有效、正确和灵活的程序,可以认为你没有学好C语言。指针、地址、数组及其相互关系是C语言中最有特色的部分。规范地使用指针,可以使程序达到简单明了,因此,我们不但要学会如何正确地使用指针,而且要学会在各种情况下正确地使用指针变量。

一、指针基本概念及其指针变量的定义

我们知道变量在计算机内是占有一块存贮区域的,变量的值就存放在这块区域之中, 在计算机内部, 通过访问或修改这块区域的内容来访问或修改相应的变量。Turbo C语言中, 对于变量的访问形式之一,就是先求出变量的地址,然后再通过地址对它进行访问,这就是这里所要论述的指针及其指针变量。

所谓变量的指针, 实际上指变量的地址。变量的地址虽然在形式上好象类似于整数, 但在概念上不同于以前介绍过的整数, 它属于一种新的数据类型, 即指针类型。Turbo C中,

一般用指针来指明这样一个表达式&x的类型,而用地址作为它的值,也就是说, 若x为一整型变量, 则表达式&x的类型是指向整数的指针,而它的值是变量x的地址。同样, 若double d;则&d的类型是指向以精度数d的指针,而&d的值是双精度变量d的地址。所以,

指针和地址是用来叙述一个对象的两个方面。虽然&x、&d的值分别是整型变量x和双精度变量d的地址, 但&x、&d的类型是不同的, 一个是指向整型变量x的指针, 而另一个则是指向双精度变量d的指针。在习惯上,很多情况下指针和地址这两个术语混用了。

我们可以用下述方法来定义一个指针类型的变量。

int *ip;

首先说明了它是一指针类型的变量,注意在定义中不要漏写符号*,否则它为一般的整型变量了。另外,在定义中的int 表示该指针变量为指向整型数的指针类型的变量, 有时也可称ip为指向整数的指针。ip是一个变量, 它专门存放整型变量的地址。

指针变量的一般定义为:

类型标识符 *标识符;

其中标识符是指针变量的名字, 标识符前加了*号,表示该变量是指针变量, 而最前面的类型标识符表示该指针变量所指向的变量的类型。一个指针变量只能指向同一种类型的变量, 也就是讲, 我们不能定义一个指针变量, 既能指向一整型变量又能指向双精度变量。

指针变量在定义中允许带初始化项。如:

int i, *ip=&i;

注意, 这里是用&i对ip初始化, 而不是对*ip初始化。和一般变量一样,对于外部或静态指针变量在定义中若不带初始化项, 指针变量被初始化为NULL, 它的值为0。Turbo C中规定, 当指针值为零时, 指针不指向任何有效数据, 有时也称指针为空指针。因此, 当调用一个要返回指针的函数时(以后会讲到), 常使用返回值为NULL来指示函数调用中某些错误情况的发生。

既然在指针变量中只能存放地址,因此,在使用中不要将一个整数赋给一指针变量。下面的赋值是不合法的:

int *ip;

ip=100;

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。

ip i

________ _______

| | | |

| 1800 | ---- | 200 |

|________| |_______|

图1. 给指针变量赋值

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:

p1 i

________ _______

| | | |

| | ---- | 'a' |

|________| |_______|

p2 j

________ _______

| | | |

| | ---- | 'b' |

|________| |_______|

图2. 赋值运算结果

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2.就变成图3.所示:

p1 i

________ _______

| | ____ | |

| | __ | 'a' |

|________| | |_______|

|

p2 | j

________ | _______

| | | | |

| | ___| | 'b' |

|________| |_______|

图3. p2=p1时的情形

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, 此时图2.就变成图4.所示

p1 i

________ _______

| | | |

| | ---- | 'a' |

|________| |_______|

p2 j

________ _______

| | | |

| | ---- | 'a' |

|________| |_______|

图4. *p2=*p1时的情形

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。

指针变量可出现在表达式中, 设

int x, y *px=&x;

指针变量px指向整数x, 则*px可出现在x能出现的任何地方。例如:

y=*px+5; /*表示把x的内容加5并赋给y*/

y=++*px; /*px的内容加上1之后赋给y [++*px相当于++(*px)]*/

y=*px++; /*相当于y=*px; px++*/

二、地址运算

指针允许的运算方式有:

(1). 指针在一定条件下,可进行比较,这里所说的一定条件, 是指两个指针指向同一个对象才有意义, 例如两个指针变量p, q指向同一数组, 则<, >, >=,<=, ==等关系运算符都能正常进行。若p==q为真, 则表示p, q指向数组的同一元素; 若p<Q为真,

(2). 指针和整数可进行加、减运算。设p是指向某一数组元素的指针,开始时指向数组的第0号元素, 设n为一整数, 则p+n就表示指向数组的第n号元素(下标为n的元素)。不论指针变量指向何种数据类型, 指针和整数进行加、减运算时,编译程序总根据所指对象的数据长度对n放大, 在一般微机上, char放大因子为1, int、short放大因子为2, long和float放大因子为4, double放大因子为8。对于下面讲述到的结构或联合, 也仍然遵守这一原则。

(3). 两个指针变量在一定条件下,可进行减法运算。设p, q指向同一数组,则p-q的绝对值表示p所指对象与q所指对象之间的元素个数。其相减的结果遵守对象类型的字节长度进行缩小的规则。

对于初学者而言，指针和地址以及指针和数组之间的关系都是非常让人头疼的概念。我说了上面那么多，可能很多人还是一头雾水。这就需要多看看一些书了。毕竟自己理解的东西永远比别人讲解的要深刻。

下面举一个例子，来看看指针的应用：

main()

{

char c='A';

int i=123;

float f=3.45;

char *cp;

int *ip;

float *fp;

cp=&c;

ip=&i;

fp=&f;

printf(%c\n,*cp);

printf(%d\n,*ip);

printf(%f\n,*fp);

}

如果你们还对指针有不理解，可以再接着输出cp,ip,fp的值看看，看它们到底是什么。