Ｃ語(yǔ)言指針變量研究

史宇軒 徐洪麗 丁頤寧

摘要：指針在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中占有重要的地位，指針變量的靈活性是C語(yǔ)言的主要特色之一。指針變量能夠方便表示各種復(fù)合數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以使用數(shù)組和字符串，同時(shí)也可以處理內(nèi)存地址。文章首先論述了指針和地址的關(guān)系，以及指針的定義；其次根據(jù)指針的實(shí)質(zhì)化繁為簡(jiǎn)，總結(jié)了3種不同的指針賦值方式；再次，給出了常用的指針運(yùn)算和注意事項(xiàng)，最后，輔助以舉例和練習(xí)。指針變量的靈活性也帶給程序一定的危險(xiǎn)性，因此能否正確理解和使用指針是是否掌握Ｃ語(yǔ)言的一個(gè)標(biāo)志。

關(guān)鍵字：地址和指針??指針變量??指針變量賦值???指針變量運(yùn)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TP312.1????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research?of??Pointer?Variables?in?C?Language

SHI?Yuxuan?1???XU??Hongli?2*????DING?Yining

（1.School?of?Computer?Science?and?Technology，?Shangdong?University?of?Technology，?Zibo，?Shandong?Province，?255000?China;?2.School?of?Information?Science?and?Engineering，?Shandong?Agricultural?University，?Taian，?Shandong??Province，271018?China;?3.?College?of?Geodesy?and?Geomatics，?Shandong?University?of?Science?and?Technology，?Qingdao，?Shandong?Province，??266590?China）

Abstract：?The?pointer?occupies?an?important?position?in?programming?in?C?language，?and?the?flexibility?of?pointer?variables?is?one?of?the?main?features?of?C?language.?Pointer?variables?can?easily?represent?a?variety?of?composite?data?types，?can?use?arrays?and?strings，?and?can?also?handle?memory?addresses.??This?article?firstly?discusses?the?relation?between?pointers?and?addresses?and?the?definition?of?the?pointer，?then?simplifies?the?complex??according?to?the?essence?of?pointer?and?summarizes?three?different?pointer?assignment?methods，?gives?commonly?used?pointer?operations?and?matters?needing?attention?again，?and?finally?gives?auxiliary?examples?and?exercises.?The?flexibility?of?pointer?variables?also?brings?some?risks?to?the?program，?so?whether?you?can?understand?and?use?pointers?correctly?is?a?sign?of?mastery?of?C?language.

Key?Words：?Address?and??pointer;?Pointer?variable;?Pointer?variable?assignment;?Pointer?variable?operation

指針變量在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中占有重要的地位，已知在程序中定義了一個(gè)變量，在對(duì)該程序進(jìn)行編譯時(shí)，首先要借助編譯程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼，也就是*.OBJ文件，然后，通過(guò)操作系統(tǒng)將目標(biāo)代碼裝入特定的可標(biāo)識(shí)的內(nèi)存區(qū)域中。編譯系統(tǒng)會(huì)根據(jù)程序中定義的變量類(lèi)型，為該變量分配內(nèi)存單元，該內(nèi)存單元也就是該變量的地址，其內(nèi)容為該變量的內(nèi)容?[1]。因此程序員通過(guò)程序所定義對(duì)象的名稱(chēng)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象。假定程序員能夠知道某程序?qū)ο笤趦?nèi)存中的存儲(chǔ)位置，即存放該對(duì)象的首地址，當(dāng)然也可使用該地址訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象。C語(yǔ)言能夠滿(mǎn)足以上的需求，提供解決上述問(wèn)題必要的技術(shù)手段，也就是指針變量。

1?指針的定義

1.1?地址和指針

C語(yǔ)言中，指針實(shí)際上就是地址。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)都是存放在存儲(chǔ)器中的。通常把存儲(chǔ)器中的一個(gè)字節(jié)稱(chēng)為一個(gè)內(nèi)存單元，為了正確地訪(fǎng)問(wèn)這些內(nèi)存單元，必須為每個(gè)內(nèi)存單元編號(hào)，該編號(hào)就是地址。根據(jù)該編號(hào)（如變量?int?a=1;的地址&a）即可以找到該變量的內(nèi)容，在地址所表示的內(nèi)存單元中實(shí)際存放的數(shù)據(jù)是該內(nèi)存單元的內(nèi)容，需特別注意的是內(nèi)存單元的地址與內(nèi)存單元的內(nèi)容是兩個(gè)完全不同的概念?？梢酝ㄟ^(guò)printf（“%d%d”，&a，a）；實(shí)際做個(gè)測(cè)試，即：內(nèi)存儲(chǔ)器中的所有字節(jié)（byte）都擁有一個(gè)編號(hào)，該編號(hào)即“地址”，它類(lèi)似于教學(xué)樓中的教室號(hào)；數(shù)據(jù)存放在地址所表示的內(nèi)存單元中，類(lèi)似于教室中上課的學(xué)生；因?yàn)橥ㄟ^(guò)地址能找到所需的變量單元，通常說(shuō)地址指向該變量單元。

將地址形象化地稱(chēng)為“指針”，注意區(qū)分存儲(chǔ)單元的地址和存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。例如：VC++為整型變量分配4個(gè)字節(jié)，對(duì)單精度浮點(diǎn)型變量分配４個(gè)字節(jié)，對(duì)字符型變量分配１個(gè)字節(jié)。地址是一個(gè)直接存取的概念，必須通過(guò)地址才能找到存儲(chǔ)變量值的存儲(chǔ)單元，即“地址”指向了變量的存儲(chǔ)單元，C語(yǔ)言形象地將地址稱(chēng)為“指針”。因此，一個(gè)變量的地址稱(chēng)為該變量的“指針”。圖1為按變量地址存取變量的方式稱(chēng)為“直接訪(fǎng)問(wèn)”方式。int?i=3，j=6，k;???k=i+j;?cout<<k;

1.2???指針變量

int?i=3，j=6，k;???int?*i_pointer;?????i_pointer=&i;????*i_pointer=50；如圖2所示：與地址的直接存取不同，指針變量是一種間接存取方式。即先找到變量i_pointer的內(nèi)容2000，再找到該2000地址下所存儲(chǔ)的內(nèi)容50，因此指針變量是一種間接存取的方式。

1.3??指針變量的定義

指針變量中存儲(chǔ)的是地址，而不是實(shí)際的數(shù)據(jù)，它存儲(chǔ)的是指向該數(shù)據(jù)的地址（閑蕩于房間號(hào)），這是指針變量和普通變量的主要不同。因此，在使用前必須先聲明或定義其為指針變量，并說(shuō)明指針變量中存儲(chǔ)的地址指向的數(shù)據(jù)類(lèi)型（間接存儲(chǔ)）。指針類(lèi)型基本定義形式為：類(lèi)型說(shuō)明符??*變量名；其中，*表示該變量是指針變量（存儲(chǔ)地址的），變量名是指針變量名，類(lèi)型說(shuō)明符標(biāo)志了其存儲(chǔ)的地址值所指向的數(shù)據(jù)類(lèi)型[2]。明確了指針變量所指向的變量的類(lèi)型，編譯器就可根據(jù)該類(lèi)型來(lái)讀取內(nèi)存中相應(yīng)的連續(xù)空間。

例如：int?*p;//，int是類(lèi)型說(shuō)明符?；*是指針類(lèi)型說(shuō)明符；p是變量名

int?*?arr[8]//?聲明一個(gè)指向整型數(shù)據(jù)的指針數(shù)組，有8個(gè)元素。

int?（*arr）[10]?//?定義一個(gè)數(shù)組指針，該指針指向一個(gè)?int?類(lèi)型的一維數(shù)組

int?**p;???????//?定義一個(gè)指針?p?，該指針指向一個(gè)?int?類(lèi)型的指針

數(shù)組指針：數(shù)組指針可以理解為“數(shù)組的指針”，是指針，該指針指向數(shù)組，即是指向數(shù)據(jù)的指針，它的長(zhǎng)度由數(shù)組本身決定。即首先這個(gè)變量是一個(gè)指針，該指針存放的是地址，類(lèi)似于int?a[5][6]?數(shù)組中的?a，a+1?，a+2?等，是指向行的地址，并沒(méi)有精確到具體的列值。指針數(shù)組：指針數(shù)組是“指針的數(shù)組”，?是數(shù)組，該數(shù)組元素為指針類(lèi)型。

指針變量的定義中需要說(shuō)明兩問(wèn)題：?1）?用“*”定義該變量為指針變量2）指針變量名；3）?說(shuō)明該變量的名稱(chēng)，及其間接指向數(shù)據(jù)的類(lèi)型。指針變量在使用前必須先初試化。初試化之前不會(huì)自動(dòng)分配內(nèi)存空間。

2?指針變量的賦值和指針運(yùn)算

2.1?指針變量的賦值

根據(jù)指針變量的定義和含義，指針變量的內(nèi)容應(yīng)該是編譯后有具體位置的地址。關(guān)于地址，語(yǔ)言中，普通變量有地址，數(shù)組的名字代表數(shù)組的首地址。即?int?arr[10];??則a即與第一個(gè)元素的地址&arr[0]的值是一樣。可以通過(guò)printf（”%d%d"，arr，&arr[0]）測(cè)試。即：

int?arr[10];??/*定義包含10個(gè)整型數(shù)據(jù)的數(shù)組*/

int?*p1;????/*定義p1為指向整型變量的指針*/

P1=arr；?/*把數(shù)組arr的首地址賦給指針變量p*/

P1=&arr[0];??/*?把a(bǔ)rr[0]元素的地址賦給指針變量p1。即p1指向數(shù)組arr的第0號(hào)元素。*/

因此指針變量的賦值有以下三種基本形式：

指針的3種賦值方式

Int?a=1，*p;?P=&a;?//?a為普通變量

Int?a[10]，*p;P=a?;//為數(shù)組?程序1為示例

P2=p1;//?p1已經(jīng)按照上述兩種方式賦值

注意：“*”出現(xiàn)在不同的位置有不同的意義。出現(xiàn)在類(lèi)型聲明中，它是類(lèi)型說(shuō)明符，除此之外，出現(xiàn)在表達(dá)式中，它是運(yùn)算說(shuō)明符，是指針取內(nèi)容運(yùn)算符*?[3]，表示該指針變量間接所指的內(nèi)容。

2.2??指針運(yùn)算

常用的指針運(yùn)算有”*”間接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存，單目運(yùn)算符。++/--自增或自減運(yùn)算符，單目運(yùn)算符[4]。另外還用常用的關(guān)系運(yùn)算符：>，<，>=，<=，！=。基礎(chǔ)必備知識(shí)：

*++p?相當(dāng)于??*（++p）?或者?a[++i]，?先對(duì)p做加運(yùn)算，再做*運(yùn)算。

*p++?相當(dāng)于??*（p++）??或a[i++]，先對(duì)?p進(jìn)行取內(nèi)容“*”運(yùn)算，在使?向下移動(dòng)一位。

（*p）++??先取*p的值，再將數(shù)值自加。++（*p）??先將*p值自加，再取*的值。因此：

P+i和a+i都表示a[i]的地址，即它們都指向數(shù)組中第i號(hào)元素，即指向a[i]。

*（P+i）和*（a+i）都表示P+i和a+i所指向?qū)ο蟮膬?nèi)容即a[i]。

指向數(shù)組元素的指針，即允許指針變量帶下標(biāo)，如p[i]與*（p+i）等價(jià)。

假如p=a+5，則p[2]就相當(dāng)于*（p+2），即p[7]，p[-3]就相當(dāng)于*（p-3），即p[2]。

等價(jià)關(guān)系??p+i?---?a+i??即從當(dāng)前p指向地址往后移i個(gè)元素的地址。

p=a;?*（p+5）---*（a+5）---a[5]?---p[5]???這幾種方式是a[5]的不同表示方法。

注意：*和&、++、--都是一元運(yùn)算，它們的優(yōu)先級(jí)比所有的算術(shù)運(yùn)算符都高。*其結(jié)合性為自右至左?。?*p++等價(jià)于*（p++）。

兩指針變量之間的運(yùn)算：指針變量不指向同一數(shù)組，它們之間的運(yùn)算沒(méi)有意義，即僅僅當(dāng)兩指針變量指向同一數(shù)組時(shí)，運(yùn)算才有意義[5]。一般情況下，兩個(gè)指針變量表示同一個(gè)數(shù)組中的元素，它們可以進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果表示它們所指數(shù)組元素的地址之間的關(guān)系[6]。例如：?p1=p2表示p1和p2指向同一數(shù)組元素；p1>p2表示p1處于高地址位置；p1<p2表示p1處于低地址位置。但是p1+p2是沒(méi)有真實(shí)意義的。

3?舉例和練習(xí)

例題：輸入兩個(gè)整數(shù)，采用指針?lè)绞綇男〉酱笈判颉?/p>

#?include?<stdio.h>

void?main（）

{???int?i，j，k;??int?t;

int?*p=&i，*q=&j;

*p=2;*q=1;

if??（*p>*q）

{????t=*p;???????*p=*q;??????*q=t;??}

printf（"*p=%d，*q=%d＼n"，*p，*q）;

4??總結(jié)

指針在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中占有重要的地位，與其它語(yǔ)言相比，指針變量的靈活性是C語(yǔ)言的主要特色之一。指針極大地豐富了Ｃ語(yǔ)言的功能，但是凡事有兩面性，指針變量的靈活性也帶給程序一定的危險(xiǎn)性，因此能否正確理解和使用指針是能夠否掌握Ｃ語(yǔ)言的一個(gè)標(biāo)志。

參考文獻(xiàn)：

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