小論C之普通指針與一維、二維數(shù)組的關(guān)系

張龍波

（江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 江蘇 徐州 221116）

1 引言

在討論C中普通指針與一維、二維數(shù)組的關(guān)系之前，我們的預(yù)備知識(shí)如下：

（1）一維數(shù)組a[i]中的元素a[m]（m≤i-1）的地址的2種表示方法：&a[m]，a+m；

（2）一維數(shù)組a[i]中的元素a[m]（m≤i-1）的值的2種表示方法：a[m]，*（a+m）；

（3）二維數(shù)組a[i][j]的第m行第n列（m≤i-1,n≤j-1）元素a[m][n]的地址的3種表示方法：*（a+m）+n，a[m]+n，&a[m][n]；

（4）二維數(shù)組a[i][j]的第m行第n列（m≤i-1,n≤j-1）元素a[m][n]的值的3種表示方法：*（*（a+m）+n），*（a[m]+n），a[m][n]。

2 首先分析指針變量p是如何指向一維數(shù)組a[10]中的第一個(gè)元素對(duì)象a[0]的（假設(shè)p為普通的一重整型指針變量，數(shù)組a中所有元素的類型也是整型，下同）？

我們已知：普通的指針變量只能指向相同數(shù)據(jù)類型的普通變量，a[0]是整型變量，p是整型指針變量，故二者不可以使用“p=a[0]”進(jìn)行直接指向。可以采取以下兩種方法進(jìn)行指向：

（1）p=a;（數(shù)組名a代表一個(gè)指針常量，它指向第一個(gè)元素對(duì)象a[0]）

（2）p=&a[0];（在整型變量a[0]的左側(cè)加“取地址運(yùn)算符”即可獲取其內(nèi)存單元格地址，故可以直接讓指針變量p指向普通變量a[0]對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元）

3 其次分析指針變量p又是如何指向二維數(shù)組a[3][4]的第一個(gè)元素對(duì)象a[0][0]的？

初學(xué)者容易寫(xiě)出這樣的代碼指向：p=a;（這樣寫(xiě)是錯(cuò)誤的，因?yàn)楸M管a是一個(gè)常指針（即指針常量），但是a是指向“第一個(gè)包含4個(gè)元素對(duì)象的、所謂的一維數(shù)組元素a[0]的”）。因此建議采取以下三種方法進(jìn)行指向：

（1）p=*a;（這樣寫(xiě)才正確；因?yàn)?a是對(duì)a這個(gè)常指針“取內(nèi)容”的，*a的值是a[0]；因?yàn)檫@個(gè)a[0]它也是一個(gè)常指針，但是它是指向其內(nèi)部的4個(gè)元素對(duì)象的第一個(gè)元素對(duì)象a[0][0]的，即a[0]的值與&a[0][0]的值等同；所以不難得出下面的兩種方法）

（2）p=a[0];

（3）p=&a[0][0];（直接讓指針變量p去指向普通變量a[0][0]）

4 下面討論兩個(gè)問(wèn)題

（1）二維數(shù)組a[i][j]中，“a+m”和“&a[m]”（m≤i-1）代表的含義又是什么呢？我們發(fā)現(xiàn)它們的作用是相同的，都是用來(lái)指向二維數(shù)組a的第m行所有元素對(duì)象的；

（2）二維數(shù)組a[i][j]中，“*（a+m）+n”和“a[m]+n”（m≤i-1,n≤j-1）指向的又是什么呢？我們發(fā)現(xiàn)它們的作用也是相同的，即指向了二維數(shù)組對(duì)應(yīng)矩陣中的第m行第n列的元素對(duì)象a[m][n]；

基于以上分析得出結(jié)論：使用普通指針變量指向二維數(shù)組元素a[m][n]的通用公式是：p=a[m]+n或p=*（a+m）+n或p=&a[m][n]。

5 我們通過(guò)以下6個(gè)小實(shí)例深入學(xué)習(xí)指針在數(shù)組中的應(yīng)用

（1）問(wèn)題的提出：如何定義一個(gè)指針p，將其指向具有6個(gè)元素的一維數(shù)組a呢?它們之間是如何指向及相互聯(lián)系的呢？具體探討的實(shí)例代碼行如下：

第1行：inta[6]={11,13,15,17,19,21}；（定義一個(gè)包含有6個(gè)元素的一維整型數(shù)組a）

第2行：int（*p）[6]；（必須定義一個(gè)數(shù)組指針，這樣才可以指向一維數(shù)組；p的類型是：int*[6]，所以p是一個(gè)專門(mén)指向含有6個(gè)元素的一維數(shù)組的指針變量）

第3行：p=&a；（這是可以采取的方法，作用是將數(shù)組名a所在的內(nèi)存地址賦值給數(shù)組指針p，即p指向含有6個(gè)元素的一維數(shù)組a）

第4行：printf（"%p ",&a[0]）；（&a[0]是用來(lái)指向a[0]這個(gè)元素對(duì)象的地址）

第5行：printf（"%p ",&a）；（這個(gè)結(jié)果和上一行結(jié)果一樣，但含義不同；&a是用來(lái)指向整個(gè)一維數(shù)組a的）

第6行：printf（"%d ",*（（*p）+3））；（*p完全等價(jià)于數(shù)組名a；輸出表列“*（（*p）+3）”即變成“*（a+i）”；“*（a+i）”完全等價(jià)于a[i]，故打印出第4個(gè)數(shù)組元素的值17）

第7行：printf（"%d ",（*p）[3]）；（*p完全等價(jià)于數(shù)組名a；所以輸出表列完全等價(jià)于a[3]，故打印出17）

第8行：p=p+1；（因?yàn)閜是一個(gè)“只能指向具有6個(gè)元素的一維數(shù)組的數(shù)組指針”，此行代碼的作用就是：數(shù)組指針變量p一下子完美跳過(guò)了整個(gè)的一維數(shù)組）

第9行：printf（"%p ",p）；（p一下子移動(dòng)了24個(gè)內(nèi)存單元格，所以打印出的內(nèi)存地址比初始地址大了18H；此行代碼等價(jià)于printf（"%p ",&a+1））

（2）問(wèn)題的提出：若想定義一個(gè)指針p，需要將其指向二維數(shù)組a[3][2]的某行時(shí)（如a的第2行），需要將該指針定義成什么類型的指針?如何指向？

a的第2行地址代表的本質(zhì)是：一個(gè)包含2個(gè)元素對(duì)象的一維數(shù)組。因此我們可以采取如下的方法：

第1行：inta[3][2]={11,13,15,17,19,21};

第2行：int（*p）[2];（定義一個(gè)數(shù)組指針變量p，這個(gè)p只能指向包含2個(gè)元素對(duì)象的一維數(shù)組）

第3行：p=a+2;（代表了p指向了二維數(shù)組a的第2行）

第4行：printf（"%d ",*（*p））;（打印出a[2][0]這個(gè)元素，結(jié)果為19）

第5行：printf（"%d ",*（*p+1））;（打印出a[2][1]這個(gè)元素，結(jié)果為21）

（3）指針變量在什么情況下可以做相加或相減的運(yùn)算？

一般情況下，相同類型的指針變量之間只能做相減運(yùn)算，相加運(yùn)算沒(méi)有意義；同時(shí)要求這幾個(gè)指針變量必須同時(shí)指向同一數(shù)組中的元素對(duì)象的時(shí)候！如：p1和p2是完全相同類型的指針變量，則“p2-p1”的本質(zhì)含義及結(jié)果是：“（p2-p1）/（指向的元素對(duì)象的字節(jié)數(shù)）”。（注意：上方所說(shuō)的元素對(duì)象有可能是一個(gè)數(shù)據(jù)，也有可能是一行數(shù)據(jù)，請(qǐng)務(wù)必理解）。

（4）一維數(shù)組a的元素a[i]可以表示成*（a+i）嗎？二維數(shù)組a的元素a[i]可以表示成*（a+i）嗎？都可以。前者的*（a+i）表示a[i]這個(gè)一維數(shù)組元素的值；而后者的*（a+i）等價(jià)于*（a+i）+0；代表的是a[i][0]這個(gè)數(shù)組元素的地址。（即第i行數(shù)組元素的地址）。

（5）函數(shù)調(diào)用過(guò)程中的實(shí)參數(shù)組名和形參數(shù)組名均可以被賦值嗎？前者不可以，因?yàn)镃編譯器會(huì)把實(shí)參數(shù)組名認(rèn)識(shí)是一個(gè)常量指針，常量指針是不可以再次被賦值的；后者卻可以，因?yàn)镃編譯器會(huì)把形參數(shù)組名認(rèn)識(shí)是一個(gè)指針變量，指針變量當(dāng)然可以再次被賦值。這兩點(diǎn)請(qǐng)讀者務(wù)必注意。

（6）某二維數(shù)組a[m][n]的數(shù)組元素a[i][j]在數(shù)組中的相對(duì)位置（相對(duì)于首元素a[0][0]的地址）的計(jì)算公式是？通過(guò)對(duì)二維數(shù)組對(duì)應(yīng)矩陣數(shù)據(jù)的分析，我們不能得出a[i][j]的地址是：&a[0][0]+（i*n+j）。（n為二維數(shù)組的列數(shù)）。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于一維數(shù)組a[6]，&a、a和*a的區(qū)別是？

&a：這是個(gè)指針常量，它指向了整個(gè)的包含6個(gè)元素的一維數(shù)組a；

a：這也是個(gè)指針常量，它指向了一維數(shù)組a中的第1個(gè)元素a[0]；（即a等價(jià)于&a[0]）

*a：這是一個(gè)普通數(shù)據(jù)，代表的是數(shù)組a的第一個(gè)元素a[0]的值。

（2）對(duì)于一維數(shù)組a[6]，&a+1、a+1和*a+1的含義分別是？

&a+1：依然是一個(gè)指針常量，它指向了整個(gè)的一維數(shù)組a所有元素之后的下一個(gè)內(nèi)存單元格；

a+1：依然是個(gè)指針常量，它指向了一維數(shù)組a中的第2個(gè)元素a[1]；

*a+1：依然是一個(gè)普通數(shù)據(jù)，代表的是數(shù)組第一個(gè)元素a[0]的值再加上一個(gè)普通十進(jìn)制數(shù)字1。

（3）對(duì)于二維數(shù)組a[3][4]，&a、a和*a的區(qū)別是？

&a：這是一個(gè)指針常量，它指向了整個(gè)的包含了12個(gè)元素的二維數(shù)組a；

a：這也是一個(gè)指針常量，它指向了第一個(gè)元素對(duì)象（即二維數(shù)組的第1個(gè)元素對(duì)象是一維數(shù)組a[0]），所以a是一個(gè)行指針常量，指向了二維數(shù)組的第一行（包含4個(gè)元素）；

*a：依然是一個(gè)指針常量，它等價(jià)于*（a+0）+0；它指向的是“第0行第0列這個(gè)元素對(duì)象”。

（4）對(duì)于二維數(shù)組a[3][4]，&a+1、a+1和*a+1的含義分別是？

&a+1：依然是一個(gè)指針常量，它指向了整個(gè)的二維數(shù)組a（包含12個(gè)元素）后邊的一個(gè)內(nèi)存單元格；

a+1：依然是一個(gè)指針常量，它指向了第2個(gè)元素對(duì)象（二維數(shù)組的第2個(gè)元素對(duì)象是一維數(shù)組a[1]），所以a+1也是一個(gè)行指針常量，指向了第2行；

*a+1：依然是一個(gè)指針常量，它等價(jià)于*（a+0）+1；它又等價(jià)于a[0]+1；所以它指向的是“第0行第1列這個(gè)元素對(duì)象”。