指針教學(xué)實踐

劉井蓮 趙衛(wèi)績 馬春華

（綏化學(xué)院 黑龍江綏化 152061）

一、序言

指針是C語言的一個重要概念，在C語言的教學(xué)中，能否正確理解和使用指針是衡量學(xué)生是否掌握C語言程序設(shè)計的一個重要標志，也影響學(xué)生在后續(xù)課程《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》和《C++程序設(shè)計》等課程的學(xué)習(xí)。每一個學(xué)習(xí)C語言的人，如果不會指針，就沒有真正掌握C語言。但對于初學(xué)者來說，指針概念不易于理解，不易掌握。因此關(guān)于C語言指針的教學(xué)方法及相關(guān)教學(xué)研究得到了較多關(guān)注[1~3]，并提出了很多好的教學(xué)方法?；诖耍槍ξ以篊語言學(xué)習(xí)情況，結(jié)合多年C語言教學(xué)經(jīng)驗，在深入探討C語言中循環(huán)和函數(shù)核心知識點問題的基礎(chǔ)上[4~5]，從指針的教學(xué)的導(dǎo)入、指針概念運算初始化幾個方面對C語言指針進行了分析和探討，并結(jié)合與數(shù)組和函數(shù)的關(guān)系進行了深入的研究分析，使學(xué)生很快進入到C語言程序設(shè)計中來，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C++等后續(xù)課程的的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

二、導(dǎo)入

在前面學(xué)習(xí)中，數(shù)據(jù)分為常量和變量，變量的值是可以改變的，而常量是一個具體的值。那么變量在內(nèi)存中是如何存儲的、如何讀取的呢？如果在程序中定義了一個變量，例如int a；在對程序編譯時，系統(tǒng)會在內(nèi)存中為變量a分配4個字節(jié)的內(nèi)存空間。內(nèi)存區(qū)每個字節(jié)都有一個編號，這就是地址。而系統(tǒng)是通過地址找到對應(yīng)的變量單元，例如在C語言中為變量a輸入值，代碼是：scanf（“%d”，&a），“&”是取地址符號，處理過程是在“int a；”之后系統(tǒng)已經(jīng)自動為這個變量分配了4個字節(jié)的存儲空間，當為變量a輸入具體值，首先在內(nèi)存中找到變量a的地址，然后將輸入的值存到到該地址對應(yīng)的存儲單元中。打個比方，地址是教室的具體位置，而變量名是教室編號，變量值是教室中學(xué)生。由于通過地址可以找到所需存儲單元，可以說地址指向?qū)?yīng)變量，因此C語言中，地址形象化地稱為指針。知道存放地址的變量是指針變量，導(dǎo)入到下一節(jié)“初識指針變量”。

三、初識指針變量

（一）認識地址符號“&”

介紹指針變量之前，首先需要理解楚下變量、變量值和變量的地址之間的關(guān)系，下面以實例1來認識地址符號“&”，弄清變量、變量值和變量的地址三者之間的關(guān)系。

實例1：

#include

int main()

{int i=13;

printf("i=%d&i=%d ",i,&i);return 0;}輸出結(jié)果：

i=13&i=1245052

通過輸出結(jié)果，可以看出“&”是取地址符號。

（二）指針變量性質(zhì)

變量有三個要素：變量名、變量值、變量的地址。指針變量也是變量，那么也有三要素，即變量名、變量值和變量的地址。以實例2說明如下。

實例2：

輸出結(jié)果：

i=13&i=1245052

p=1245052&p=1245048

通過實例2，可以看出指針變量名為p的值是1245052，由于p是指針變量，存儲的是i的地址，因此變量i的地址就是p的值，有&i=1245052。p是指針變量也是變量，也有地址，地址是1245048。

（三）指針變量存儲

指針變量在內(nèi)存中占4個字節(jié)，與指向的變量的數(shù)據(jù)類型無關(guān)。下面以實例3說明如下。

實例3：輸出結(jié)果：

size of c=1 size of i=4

size of p1=4 size of p2=4

通過實例3說明，指針變量p1和p2雖然指向不同數(shù)據(jù)類型的變量，但p1和p2在內(nèi)存中占的存儲空間都是4個字節(jié)。通過多次實驗，定義多個指針變量，指向多個存儲空間，得到結(jié)論都是指針變量所占存儲空間是4個字節(jié)，讀者也可以自己進行測試。

（四）“*”運算符

訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)有兩種方式：直接訪問和間接訪問。直接訪問就是通過變量來實現(xiàn)，變量是內(nèi)存中的某一塊存儲區(qū)域的名稱，這種訪問方式比較簡單，也較常用；間接訪問就是通過指針來實現(xiàn)[6]，下面通過實例4來說明間接訪問方式。

實例4：

代碼“i=4;”是對變量i的直接訪問，代碼“int*p=&i;”是聲明一個指針變量，使指針變量p指向整型變量i，代碼“*p=6;”是對變量i的間接訪問，將指針變量p所指向的變量賦值為6，因此第一次輸出i值，結(jié)果為4，第二次輸出i值，結(jié)果為6。

四、指針的相關(guān)問題探討

在認識了指針變量后，提到C語言教材中指針的前面章節(jié)中介紹了兩個重要知識點“數(shù)組和函數(shù)”，對于數(shù)組和函數(shù)與指針有很多聯(lián)系，引入“函數(shù)與指針”和“數(shù)組與指針”。

（一）函數(shù)與指針

普通變量可以作為函數(shù)參數(shù)，指針變量也是變量，當然也可以作為函數(shù)參數(shù)，具體用法見實例5。

實例5：

輸出結(jié)果：

i=5&i=1245052

p=1245052*p=5&p=1244972

這種方式還是“值傳遞”，只不過實參的值是變量的地址而已。而在函數(shù)中改變的不是實參的值（即地址，這種改變也影響不到實參），而是實參地址所指向的變量的值。通過這個實例，可以看出實參是 &i（值為1245052），傳遞給形參 p（值為1245052），而形參p是內(nèi)存中的另一個變量，地址為1244972。

如果在fun函數(shù)中增加一條語句 *p=6；是對變量i的間接訪問，將i的值修改為6，而如果增加 int j=9；p=&j；*p=10； 先修改p的值，p保存的是變量j的地址，*p是對j的間接訪問，將j修改為10，因為p保存的已經(jīng)不是變量i的地址了，所以與i無關(guān)了。

為了更好地強化指針變量作為函數(shù)，下面再以一個典型實例分析，見實例6。

實例6：

輸出結(jié)果：

第一次交換后：i=3 j=4

第二次交換后：i=4 j=3

通過實驗結(jié)果我們可以發(fā)現(xiàn)，在第一次交換，主函數(shù)通過調(diào)用swap1函數(shù)，將變量i，j的值傳遞給了形參p，q。在swap函數(shù)中的交換的是p和q的值，p和q值交換后，并不能將交換后值傳給i和j，即普通變量作為形參，實參值傳給形參，但形參值不能傳給實參；在第二次交換，主函數(shù)通過調(diào)用swap2函數(shù)，將變量i，j的地址傳遞給了形參p，q。swap2函數(shù)中的*p和*q是對i，j的間接訪問，*p和*q表示的是p和q所指向的變量，由于i和j的地址值是p和q，p和q所指向的變量則是i和j，在swap2函數(shù)中交換p和q所指向變量的值，即就是交換i和j的值，因此在調(diào)用swap2函數(shù)后，實現(xiàn)了交換i和j的值。

（二）數(shù)組與指針

通過指針變量可指向一個簡單變量，而數(shù)組元素可當作簡單變量使用，因此指針變量也可指向數(shù)組元素，因為數(shù)組是存儲在一片連續(xù)的內(nèi)存區(qū)中，當指針指向某個數(shù)組元素后，可通過向前或向后移動指針訪問數(shù)組中的其它元素。數(shù)組是由多個數(shù)組元素組成的，一個數(shù)組元素的首地址是第一個元素的地址。指針變量可以指向變量，當然可以指向數(shù)組元素。

從前面的學(xué)習(xí)者，知道數(shù)組在內(nèi)存中是連續(xù)存放的，例如int a[10]，表示10個同種數(shù)據(jù)類型的變量，即數(shù)組元素：a[0]~a[9]，那么每個元素的地址則為：&a[0]...&a[9]，數(shù)組元素的地址也可以記作 a，a+1，...，a+9，即 a 與 &a[0]等價，表示第一個數(shù)組元素a[0]地址。由于指針變量值為地址，因此，可以定義指針變量，用來指向數(shù)組元素。

例如定義：int*p;則p=a；

則表示數(shù)組元素a[i]可以使用指針法：*(a+i)或*(p+i)，從這個關(guān)系雖然可以說*(a+i)等價于*(p+i)，但值得注意的是a和p并不等價，數(shù)組名可以說是常量指針，而p是變量指針，對于a，不可以使用“a++”，即數(shù)組名不能加加運算，a的值不能改變，而p是變量指針，因此可以進行“p++”操作，如果有int*p;p=a;則p++;p的值為a+1。數(shù)組名是存儲地址的常量指針，因此數(shù)組名不能進行自加自減等運算，而指針變量是變量，其值可以發(fā)生變化，可以進行相應(yīng)的自加自減等運算。

數(shù)組除了一維數(shù)組之外，常還有二維數(shù)組和多維數(shù)組，由于多維數(shù)組比較復(fù)雜，較難理解，也不常用，暫不做介紹。

五、總結(jié)

指針是C語言的核心知識點，是C語言的精髓，正確理解和使用指針對C語言的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。本文在教學(xué)實踐中，從指針的導(dǎo)入、指針概念的理解以及指針涉及的相關(guān)難點問題三方面進行探討，層層深入、承上啟下，順序安排合理，便于學(xué)生全面理解指針的概念和用法，真正提高了學(xué)生C語言的編程能力。

[1]裴新鳳.如何正確地使用C語言的指針[J].西北民族學(xué)院學(xué)報，1999，20(6)：41-43.

[2]高閣.C語言指針教學(xué)的研究與探討[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2010,23(1)：185-187.

[3]梅維安.C語言中指針教學(xué)方法 [J].陰山學(xué)刊，2009，23(4)：93:95.

[4]劉井蓮，樊守芳，尚曉麗，包向輝，王志國.C語言函數(shù)教學(xué)實踐[J].通化師范學(xué)院學(xué)報，2011(8)：58-60.

[5]趙衛(wèi)績，劉井蓮.實例教學(xué)法在C語言循環(huán)教學(xué)中的應(yīng)用[J].通化師范學(xué)院學(xué)報.2012(10)：50-51.

[6]國家863中部軟件孵化器.C語言從入門到精通[M].人民郵電出版社，2010：236-237.