第9章 指 针指针是C语言中的重要概念，也是C语言的重要特色。 使用指针，可以使程序更加简洁、紧凑、高效。

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7

指针和指针变量的概念 指针变量的定义与应用 数组的指针和指向数组的指针变量 字符串的指针和指向字符串的指针变量 返回指针值的函数 指针数组与主函数main()的形参 函数的指针和指向函数的指针变量

9.1 指针和指针变量的概念1.内存地址──内存中存储单元的编号 (1)计算机硬件系统的内存储器中，拥有大量的存 储单元(容量为1字节)。 为了方便管理，必须为每一个存储单元编号，这个编 号就是存储单元的“地址”。每个存储单元都有一个惟 一的地址。 (2)在地址所标识的存储单元中存放数据。 注意：内存单元的地址与内存单元中的数据是两个完 全不同的概念。 2.变量地址──系统分配给变量的内存单元的起始地 址 假设有这样一个程序：

main() { int num; scanf("%d",&num); printf("num=%d\n", num); } C编译程序编译到该变量定义语句时，将变量num 登录 到“符号表”中。符号表的关键属性有两个：一是“标识 符 名 ( id ) ” , 二 是 该 标 识 符 在 内 存 空 间 中 的 “ 地 址 (addr)” 。 为描述方便，假设系统分配给变量num的2字节存储单元 为 3000 和3001,则起始地址3000就是变量num在内存中的 地址。3.变量值的存取──通过变量在内存中的地址进行 系统执行“scanf(”%d“,&num);”和“printf(”num=%d\n“, num);”时，存取变量num值的方式可以有两种：

(1)直接访问──直接利用变量的地址进行存取 1)上例中scanf(“%d”,&num)的执行过程是这样的： 用变量名num作为索引值，检索符号表，找到变量num 的起始地址3000;然后将键盘输入的值(假设为3)送到 内存单元3000和3001中。此时，变量num在内存中的地址 和值，如图9-1所示。 2)printf("num=%d\n",num)的执行过程，与scanf()很相 似： 首先找到变量num的起始地址3000,然后从3000和3001 中取出其值，最后将它输出。 (2)间接访问──通过另一变量访问该变量的值 C语言规定：在程序中可以定义一种特殊的变量(称 为指针变量),用来存放其它变量的地址。

例如，假设定义了这样一个指针变量num_pointer,它被 分 配 到 4000 、 4001 单 元 ， 其 值 可 通 过 赋 值 语 句 “ num_pointer= & num ; ” 得 到 。 此 时 ， 指 针 变 量 num_pointer的值就是变量num在内存中的起始地址3000,如 图9-1所示。 通过指针变量num_pointer存取变量num值的过程如下： 首先找到指针变量num_pointer的地址(4000),取出其 值3000(正好是变量num 的起始地址); 然后从3000、3001 中取出变量num的值(3)。 (3

)两种访问方式的比较 两种访问方式之间的关系，可以用某人甲(系统)要找 某人乙(变量)来类比。 一种情况是，甲知道乙在何处，直接去找就是(即直接 访问)。 另一种情况是，甲不知道乙在哪，但丙(指针变量)知 道，此时甲可以这么做：先找丙，从丙处获得乙的去向，然 后再找乙(即间接访问)。

4.指针与指针变量 (1)指针──即地址 一个变量的地址称为该变量的指针。通过变量的指针能够找到该变量。 (2)指针变量──专门用于存储其它变量地址的变量 指针变量num_pointer的值就是变量num的地址。指针与指针变量的区 别，就是变量值与变量的区别。 (3)为表示指针变量和它指向的变量之间的关系，用指针运算符“*” 表示。 例如，指针变量num_pointer与它所指向的变量num的关系，表示为： *num_pointer,即*num_pointer等价于变量num。 因此，下面两个语句的作用相同： num=3; /*将3直接赋给变量num*/ num_pointer=# /*使num_pointer指向num */ *num_pointer=3; /*将3赋给指针变量num_pointer所指向的变量*/

[Return]

9.2 指针变量的定义与应用9.2.1 指针变量的定义与相关运算 [案例9.1] 指针变量的定义与相关运算示例。/*案例代码文件名：AL9_1.C*/ main() { int num_int=12, *p_int; /*定义一个指向int型数据的指针变量p_int */ float num_f=3.14, *p_f; /*定义一个指向float型数据的指针变量p_f */ char num_ch=’p’, *p_ch; /*定义一个指向char型数据的指针变量p_ch */ p_int=&num_int; /*取变量num_int的地址，赋值给p_int */ p_f=&num_f; /*取变量num_f的地址，赋值给p_f */ p_ch=&num_ch; /*取变量num_ch的地址，赋值给p_ch */ printf(“num_int=%d, *p_int=%d\n”, num_int, *p_int); printf(“num_f=%4.2f, *p_f=%4.2f\n”, num_f, *p_f); printf(“num_ch=%c, *p_ch=%c\n”, num_ch, *p_ch); } [程序演示]

程序运行结果： num_int=12, *p_int=12 num_f=3.14, *p_f=3.14 num_ch=p, *p_ch=p程序说明：

(1)头三行的变量定义语句──指针变量的定义 与一般变量的定义相比，除变量名前多了一个星号“*” (指针变量的定义标识符)外，其余一样：

数据类型 *指针变量[, *指针变量2……];注意：此时的指针变量p_int、p_f、p_ch,并未指向某 个具体的变量(称指针是悬空的)。使用悬空指针很容易破 坏系统，导致系统瘫痪。

(2)中间三行的赋值语句──取地址运算(&) 取地址运算的格式： &变量 例如，&num_int、&num_f、&num_ch的结果，分别为变量num_int、 num_f、num_ch的地址。 注意：指针变量只能存放指针(地址),且只能是相同类型变量的 地址。 例如，指针变量p_int、p_f、p_ch,只能分别接收int型、float型、 char型变量的地址，否则出错。 (3)后三行的输出语句──指针运算(

*) 使用直接访问和间接访问两种方式，分别输出变量num_int、num_f、 num_ch的值。 注意：这三行出现在指针变量前的星号“*”是指针运算符，访问 指针变量所指向的变量的值，而非指针运算符。

[案例9.2] 使用指针变量求解：输入2个整数，按升序(从小到大排序) 输出。 /*案例代码文件名：AL9_2.C*/ /*程序功能：使用指针变量求解2个整数的升序输出*/ main() { int num1,num2; int *num1_p=&num1, *num2_p=&num2, *pointer; printf(“Input the first number: ”); scanf(“%d”,num1_p); printf(“Input the second number: ”); scanf(“%d”,num2_p); printf(“num1=%d, num2=%d\n”, num1, num2); if( *num1_p > *num2_p ) /*如果num1>num2,则交换指针*/ pointer= num1_p, num1_p= num2_p, num2_p=pointer; printf(“min=%d, max=%d\n”, *num1_p, *num2_p); } [程序演示]

程序运行情况： Input the first number:9←┘ Input the second number:6←┘ num1=9, num2=6 min=6, max=9 程序说明： (1)第5行的if语句 如果*num1_p>*num2_p (即num1>num2),则交换 指针，使num1_p指向变量num2(较小值),num2_p指向 变量num1(较大值)。

( 2 ) printf(“min=%d, max=%d\n”, *num1_p, *num2_p); 语句：通过指针变量，间接访问变量 的值。

本 案 例 的 处 理 思 路 是 ： 交 换 指 针 变 量 num1_p 和 num2_p的值，而不是变量num1和num2的值(变量num1和 num2并未交换，仍保持原值),最后通过指针变量输出 处理结果。

9.2.2 指针变量作函数参数1.指针变量，既可以作为函数的形参，也可以作函数 的实参。 2.指针变量作实参时，与普通变量一样，也是“值传 递”,即将指针变量的值(一个地址)传递给被调用函数 的形参(必须是一个指针变量)。 注意：被调用函数不能改变实参指针变量的值，但 可以改变实参指针变量所指向的变量的值。

[案例9.3] 使用函数调用方式改写[案例9.2],要求实参为指针变量。 /*案例代码文件名：AL9_3.C*/ /******************************************************/ /*exchange()功能：交换2个形参指针变量所指向的变量的值 */ /*形参：2个，均为指向整型数据的指针变量 */ /*返回值：无 */ /******************************************************/

void exchange(int *pointer1, int *pointer2) { int temp; temp=*pointer1, *pointer1=*pointer2, *pointer2=temp; } /*主函数main()*/ main() { int num1,num2; /*定义并初始化指针变量num1_p和 num2_p */ int *num1_p=&num1, *num2_p=&num2;

printf(“Input the first number: ”); scanf(“%d”, num1_p); printf(“Input the second number: ”); scanf(“%d”, num2_p); printf(“num1=%d, num2=%d\n”, num1, num2); if( *num1_p > *num2_p ) /* 即num1>num2)*/ exchange(num1_p, num2_p); /*指针变量作实参*/ /*输出排序后的num1和num2的值*/ printf(“min=%d, max=%d\n”, num1, num2); } [程序演示]

程序运行

情况：Input the first number:9←┘ Input the second number:6←┘ num1=9, num2=6 min=6, max=9

调用函数exchange()之前、之时、结束时和结束后的 情况，如图9-5所示。 形参指针变量pointer1(指向变量num1)和pointer2 (指向变量num2),在函数调用开始时才分配存储空间， 函数调用结束后立即被释放。 虽然被调用函数不能改变实参指针变量的值，但可以 改变它们所指向的变量的值。

总结：为了利用被调用函数改变的变量值，应该使用指针(或指针变量)作函数实参。其机制为：在执行被 调用函数时，使形参指针变量所指向的变量的值发生变 化；函数调用结束后，通过不变的实参指针(或实参指 针变量)将变化的值保留下来。

[案例9.4] 输入3个整数，按降序(从大到小的顺序)输出。要求使 用变量的指针作函数调用的实参来实现。 /*案例代码文件名：AL9_4.C*/ /******************************************************/ /*exchange()功能：交换2个形参指针变量所指向的变量的值 */ /*形参：2个，均为指向整型数据的指针变量 */ /*返回值：无 */ /******************************************************/ void exchange(int *pointer1, int *pointer2) { int temp; temp=*pointer1, *pointer1=*pointer2, *pointer2=temp; }

/*主函数main()*/ main() { int num1,num2,num3; /*从键盘上输入3个整数*/ printf(“Input the first number: ”); scanf(“%d”, &num1); printf(“Input the second number: ”); scanf(“%d”, &num2); printf(“Input the third number: ”); scanf(“%d”, &num3); printf(“num1=%d, num2=%d, num3=%d\n”, num1, num2, num3); /*排序*/ if( num1 < num2 ) /*num1<num2*/ exchange( &num1, &num2 ); if( num1 < num3 ) exchange( &num1, &num3 ); if( num2 < num3 ) exchange( &num2, &num3 ); /*输出排序结果*/ printf(“排序结果: %d, %d, %d\n”,num1,num2,num3); } [程序演示]

程序运行情况： Input the first number:9←┘ Input the second number:6←┘ Input the third number:12←┘ num1=9, num2=6, num3=12 排序结果: 12, 9, 6

[Return]

9.3 数组的指针和指向数组的指针变量9.3.1 概述 1.概念 数组的指针──数组在内存中的起始地址，数组元素 的指针──数组元素在内存中的起始地址。 2.指向数组的指针变量的定义 指向数组的指针变量的定义，与指向普通变量的指针 变量的定义方法一样。 例如，int array[10], *pointer=array(或&array[0]); 或者： int array[10], *pointer; pointer=array; 注意：数组名代表数组在内存中的起始地址(与第1 个元素的地址相同),所以可以用数组名给指针变量赋值。

3.数组元素的引用 数组元素的引用，既可用下标法，也可用指针法。使用下标法， 直观；而使用指针法，能使目标程序占用内存少、运行速度快。 9.3.2 通过指针引用数组元素 如果有“int array[10],*po

inter=array;” ,则： (1)pointer+i和array+i都是数组元素array[i]的地址，如图9-6所 示。 (2)*(pointer+i)和*(array+i)就是数组元素array[i]。 (3)指向数组的指针变量，也可将其看作是数组名，因而可按 下标法来使用。例如，pointer[i]等价于*(pointer+i)。 注意：pointer+1指向数组的下一个元素，而不是简单地使指针变 量pointer的值+1。其实际变化为pointer+1*size(size为一个元素占用的 字节数)。 例 如 ， 假 设 指 针 变 量 pointer 的 当 前 值 为 3000 , 则 pointer+1 为 3000+1*2=3002,而不是3001。

[案例9.5] 使用指向数组的指针变量来引用数组元素。 /*案例代码文件名：AL9_5.C*/ /*程序功能：使用指向数组的指针变量来引用数组元素*/ main() { int array[10], *pointer=array, i; printf(“Input 10 numbers: ”); for(i=0; i<10; i++) scanf(“%d”, pointer+i); /*使用指针变量来输入数组元素的值*/ printf(“array[10]: ”); for(i=0; i<10; i++) printf(“%d ”, *(pointer+i)); /*使用指向数组的指针变量输出数组*/ printf(“\n”); } [程序演示]程序运行情况： Input 10 numbers: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9←┘ array[10]: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9