指針在《C程序設(shè)計》教學(xué)中的應(yīng)用研究

李翠蓮

(呂梁學(xué)院離石師范分校， 山西 離石 033000)

指針在《C程序設(shè)計》課程教學(xué)中是必須掌握的重點教學(xué)內(nèi)容之一，是C程序設(shè)計的精華[1]，但也是應(yīng)用廣泛、使用靈活、功能強大、掌握難度大、最容易出現(xiàn)錯誤的知識點。熟練掌握并能夠準(zhǔn)確應(yīng)用指針進行程序設(shè)計是駕馭C程序設(shè)計的標(biāo)志，在進行程序設(shè)計時巧妙的利用指針能夠設(shè)計出高效、簡潔的程序，對問題的處理可達到事半功倍的效果。

一、指針的定義

(一)數(shù)組的使用

數(shù)組是具有相同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)依次存儲在連續(xù)的內(nèi)存空間中，在編寫程序時可以使用循環(huán)算法遍歷處理數(shù)組中的每個元素，使編制的程序簡潔、高效[3]，數(shù)組的本質(zhì)是數(shù)據(jù)存儲在連續(xù)的存儲空間中，利用連續(xù)地址的特點訪問存儲空間，編程時只要知道存儲空間的首地址和數(shù)據(jù)個數(shù)，編程時訪問第一個數(shù)據(jù)后，利用地址變量=首地址±i訪問連續(xù)的存儲空間，從而可以利用循環(huán)算法遍歷數(shù)組中的每個元素。如下算法實現(xiàn)給100個連續(xù)的存儲空間存放02、12、22……992共100個數(shù)，代碼簡潔、高效：

int GradeArr[100];

for(int i = 0; i < 100; i++)

GradeArr[i] = i * i;

(二)指針的定義

在計算機科學(xué)技術(shù)中，指針(Pointer)是程序設(shè)計語言中的一種數(shù)據(jù)類型，它利用地址值直接指向(points to)計算機內(nèi)存中的一個存儲單元，通過地址直接指向存儲單元(即變量單元)中的數(shù)據(jù)故稱為“指針”。C程序設(shè)計利用指針取代匯編語言或機器語言直接訪問存儲單元，在編寫系統(tǒng)軟件和硬件控制程序中有非常強大的功能，所以指針是C語言的精華，利用指針可以操控硬件，只要知變量的首地址和變量的個數(shù)，就可以用循環(huán)算法遍歷其中的數(shù)據(jù)(有關(guān)指針的定義使用等知識點略)。

二、利用指針訪問變量中的數(shù)據(jù)

(一)整形變量循環(huán)算法訪問

分析一組變量：int a = 3,b = 8 ,c = 51 ,d = 88,e = 125;其各變量的地址值連續(xù)并相差值為4，如表1，用“a地址值-i”算法實現(xiàn)遍歷5個變量值，從表可以看出C語言在連續(xù)聲明變量時采用從右到左以壓棧的方式開辟存儲空間，變量地址值內(nèi)存中是連續(xù)的，可以利用連續(xù)的特點采用循環(huán)算法訪問a、b、c、d、e五個變量中的值，如下一個循環(huán)語句等價于5條printf語句，運行結(jié)果如圖1：

圖1 連續(xù)整形變量運行結(jié)果

表1 a、b、c、d、e變量的地址

int a = 3,b = 8 ,c = 51 ,d = 88,e = 125;

for(int i = 0;i < 5;i++)

printf("%c = %d ",97 + i,*(&a - i));∥“&a - i”指針

(二)字符型變量循環(huán)算法訪問

上述5個字符變量聲明后，用指針連續(xù)訪問的核心算法為：&a - i * 4(其中i=0，1，2，3，4)，實現(xiàn)語句如下：

char a = ‘A’,b = ‘B’ ,c = ‘C’ ,d = ‘D’,e = ‘E’;

for(int i = 0;i < 5;i++)

printf("%c = %d ",97 + i,*(&a - i * 4));∥“&a - i *4”指針

上述程序運行結(jié)果如圖2。

圖2 連續(xù)字符型變量運行結(jié)果

三、利用指針實現(xiàn)函數(shù)值的多值返回

計算機中函數(shù)是模塊化程序設(shè)計基礎(chǔ)，它是一段固定程序，也稱其為子程序，能實現(xiàn)特定功能的算法。函數(shù)的最主要特征是只有一個入口和一個出口，入口即函數(shù)所帶的各個參數(shù)，把函數(shù)的參數(shù)值傳遞到子程序中，作為算法處理的對象，出口即函數(shù)經(jīng)過運算后的結(jié)果返回到主調(diào)用函數(shù)處，程序語言規(guī)定一個函數(shù)只能返回0或1個返回值。在實際問題中有時要求函數(shù)算法結(jié)果影響主調(diào)函數(shù)的幾個值，如對整形數(shù)組中數(shù)據(jù)進行排序，實質(zhì)要求返回多個值與函數(shù)規(guī)定相矛盾，巧妙利用數(shù)組的首地址和數(shù)組元素個數(shù)作為函數(shù)的參數(shù)可以實現(xiàn)，該方法實質(zhì)是采用指針來實現(xiàn)。

利用變量指針作為函數(shù)參數(shù)可以實現(xiàn)主調(diào)函數(shù)多變量的數(shù)據(jù)排序，如對于a = 3,b =51 ,c = 8三個變量通過函數(shù)實現(xiàn)a、b、c變量值從大到小排序，用傳統(tǒng)函數(shù)傳遞數(shù)值參數(shù)無法實現(xiàn)，而巧妙利用指針該功能很容易實現(xiàn)。實現(xiàn)代碼如下，排序結(jié)果如圖2：

#include

void ThreeChange(int *,int *,int *);∥聲明排序函數(shù)ThreeChange，函數(shù)參數(shù)為指針

void main()

{

int a = 3,b =51 ,c = 8;

ThreeChange(&a,&b,&c);∥調(diào)用ThreeChange函數(shù)

printf(" a = %d b = %d c = %d ",a,b,c);∥輸出a、b、c的值

}

∥排序函數(shù)ThreeChange的定義，接收3個指針變量

void ThreeChange(int * x,int * y,int * z)

{

int temp;

∥實現(xiàn)a的值存儲最大值

if(*x < *y )

{

if(*y < *z)

{

temp = *x;

*x = *z;

*z = temp;

}

else

{

temp = *x;

*x = *y;

*y = temp;

}

}

∥實現(xiàn)y中存儲最大值

if(*y < *z)

{

temp = *y;

*y = *z;

*z = temp;

}

}

四、結(jié)語

在C語言中，指針是其中的精髓，也是掌握的難點，只要真正掌握并理解了指針，在程序設(shè)計教學(xué)中能夠講清講透徹各知識點，在軟件開發(fā)中，能夠靈活利用指針編寫特殊類型的算法，可以編制執(zhí)行效率高的應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件，并且充分利用指針操作硬件的特性，可以開發(fā)硬件控制系統(tǒng)和實時操作要求高的系統(tǒng)。本文只列舉了指針在整型變量、字符型變量、函數(shù)中的一些應(yīng)用，指針在字符串處理、函數(shù)、結(jié)構(gòu)體、文件操作、堆棧等中也有很強的應(yīng)用，期望本文的知識總結(jié)在教學(xué)中起到靈活利用指針的作用，在編寫程序時靈活利用指針實現(xiàn)高效的程序。

圖3 a、b、c變量值排序結(jié)果