第6章C语言指针.docx
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第6章C语言指针
6.4.4指针与字符数组
6.5指针的地址分配
6.6指针数组
[例6-13]上述程序也可采用指针变量作子程序的形式参数。
#include
main()
{
intsub_max();
intn,a[10],*ptr=a;
intmax;
for(n=0;n<=9;n++)
scanf("%d",&a[n]);
max=sub_max(ptr,10);
printf("max=%d\n",max);
}
intsub_max(b,i)/*形式参数为指针变量*/
int*b,i;
{
inttemp,j;
temp=b[0];/*数组元素指针的下标法表示*/
for(j=1;j<=i-1;j++)
if(temp
returntemp;
}
在子程序中,形式参数是指针,调用程序的实际参数ptr为指向一维数组a的指针,虚实结合,子程序的形式参数b得到ptr的值,指向了内存的一维数组。
数组元素采用下标法表示,即一维数组的头指针为b,数组元素可以用b[j]表示。
其内存中虚实参数的结合如图6-10所示。
运行程序:
1357924680
max=9
[例6-14]上述程序的子程序中,数组元素还可以用指针表示。
#include
main()
{
intsub_max();
intn,a[10],*ptr=a;
intmax;
for(n=0;n<=9;n++)
scanf("%d",&a[n]);
max=sub_max(ptr,10);
printf("max=%d\n",max);
}
intsub_max(b,i)/*子程序定义*/
int*b,i;
{
inttemp,j;
temp=*b++;
for(j=1;j<=i-1;j++)
if(temp<*b)temp=*b++;
returntemp;
}
在程序中,赋值语句temp=*b++;可以分解为:
temp=*b;b++;两句,先作temp=*b;后作b++;程序的运行结果与上述完全相同。
对上面的程序作修改,在子程序中不仅找最大元素,同时还要将元素的下标记录下来。
#include
main()
{
int*max();/*函数声明*/
intn,a[10],*s,i;
for(i=0;i<10;i++)/*输入数据*/
scanf("%d",a+i);
s=max(a,10);/*函数调用*/
printf("max=%d,index=%d\n",*s,s-a);
}
int*max(a,n)/*定义返回指针的函数*/
int*a,n;
{
int*p,*t;/*p用于跟踪数组,t用于记录最大值元素的地址*/
for(p=a,t=a;p-a if(*p>*t)t=p; returnt; } 在max()函数中,用p-a 运行程序: 1357924680 max=9,index=4 [例6-15]用指向数组的指针变量实现一维数组的由小到大的冒泡排序。 编写三个函数用于输入数据、数据排序、数据输出。 在第5章的例题中,我们介绍过选择法排序及算法,此例再介绍冒泡排序算法。 为了将一组n个无序的数整理成由小到大的顺序,将其放入一维数组a[0]、a[1]...a[n-1]。 冒泡算法如下: (开序) ①相邻的数组元素依次进行两两比较,即a[0]与a[1]比、a[1]与a[2]比...a[n-2]与a[n-1]比,通过交换保证数组的相邻两个元素前者小,后者大。 此次完全的两两比较,能免实现a[n-1]成为数组中最大。 ②余下n-1个元素,按照上述原则进行完全两两比较,使a[n-2]成为余下n-1个元素中最大。 ③进行共计n-1趟完全的两两比较,使全部数据整理有序。 下面给出一趟排序的处理过程: 原始数据3825 第一次相邻元素比: 3825 第二次相邻元素比: 3285 第三次相邻元素比: 3258 4个元素进行3次两两比较,得到一个最大元素。 若相邻元素表示为a[j]和a[j+1],用指针变量P指向数组,则相邻元素表示为*(P+j)和*(P+j+1)程序实现如下: #include #defineN10 main() { voidinput();/*函数声明*/ voidsort(); voidoutput(); inta[N],*p;/*定义一维数组和指针变量*/ input(a,N);/*数据输入函数调用,实参a是数组名*/ p=a;/*指针变量指向数组的首地址*/ sort(p,N);/*排序,实参p是指针变量*/ output(p,N);/*输出,实参p是指针变量*/ } voidinput(arr,n)/*无需返回值的输入数据函数定义,形参arr是数组*/ intarr[],n; { inti; printf("inputdata: \n"); for(i=0;i scanf("%d",&arr); } voidsort(ptr,n)/*冒泡排序,形参ptr是指针变量*/ int*ptr,n; { inti,j,t; for(i=0;i for(j=0;j if(*(ptr+j)>*(ptr+j+1))/*相临两个元素进行比较*/ { t=*(ptr+j);/*两个元素进行交换*/ *(ptr+j)=*(ptr+j+1); *(ptr+j+1)=t; } } voidoutput(arr,n)/*数据输出*/ intarr[],n; { inti,*ptr=arr;/*利用指针指向数组的首地址*/ printf("outputdata: \n"); for(;ptr-arr printf("%4d",*ptr); printf("\n"); } 运行程序: 3579323432110 1233579102343 由于C程序的函数调用是采用传值调用,即实际参数与形式参数相结合时,实参将值传给形式参数,所以当我们利用函数来处理数组时,假如需要对数组在子程序中修改,只能传递数组的地址,进行传地址的调用,在内存相同的地址区间进行数据的修改。 在实际的应用中,假如需要利用子程序对数组进行处理,函数的调用利用指向数组(一维或多维)的指针作参数,无论是实参还是形参共有下面四种情况: 实参 实参 形参 1 数组名 数组名 2 数组名 指针变量 3 指针变量 数组名 4 指针变量 指针变量 在函数的调用时,实参与形参的结合要注重所传递的地址具体指向什么对象,是数组的首址,还是数组元素的地址,这一点很重要。 [例6-16]用指向二维数组的指针作函数的参数,实现对二维数组的按行相加。 #include #defineM3 #defineN4 main() { floata[M][N]; floatscore1,score2,score3,*pa=a[0];/*指针变量pa指向二维数组*/ /*score1,score2,score3分别记录三行的数据相加*/ inti,j; voidfun(); for(i=0;i for(j=0;j scanf("%f",&a[j]); fun(pa,&score1,&score2,&score3); /*函数调用,不仅传递数组首地址,还要传递变量的地址*/ printf("%.2f,%.2f,%.2f\n",score1,score2,score3); } voidfun(b,p1,p2,p3) floatb[][N],*p1,*p2,*p3; { inti,j; *p1=*p2=*p3=0; for(i=0;i for(j=0;j { if(i==0)*p1=*p1+b[j];/*第0行的数据相加*/ if(i==1)*p2=*p2+b[j];/*第1行的数据相加*/ if(i==2)*p3=*p3+b[j];/*第2行的数据相加*/ } } 程序中与形式参数p1、p2和p3相对应的是实际参数&score1、&score2和&score3,其实际含义为p1=&score1等,即将变量的地址传递给指针变量达到按行相加。 运行程序: 1234 3456 5678 10.00,18.00,26.00 [例6-17]求解二维数组中的最大值及该值在二维数组中的位置。 我们知道,二维数组在内存中是按行存放,假定我们定义二维数组和指针如下: inta[3][4],*p=a[0]; 则指针p就指向二维数组。 其在内存的存放情况如图6-11所示。 从上述存放情况来看,若把二维数组的首地址传递给指针p,则映射过程如图6-11所示。 我们只要找到用p所表示的一维数组中最大的元素及下标,就可转换为在二维数组中的行列数。 #include main() { inta[3][4],*ptr,i,j,max,maxi,maxj; /*max是数组的最大,maxi是最大元素所在行,maxj是最大元素所在列*/ for(i=0;i<3;i++) for(j=0;j<4;j++) scanf("%d",&a[j]); ptr=a[0];/*将二维数组的首地址传递给指针变量*/ max_arr(ptr,&max,&maxi,12); maxj=maxi%4;/*每行有四个元素,求该元素所在列*/ maxi=maxi/4;/*求该元素所在行*/ printf("max=%d,maxi=%d,maxj=%d",max,maxi,maxj); } intmax_arr(b,p1,p2,n) int*b,*p1,*p2,n; /*b指向二维数组的指针,p1指向最大值,p2指向最大值在一维数组中的位置,*/ /*n是数组的大小*/ { inti; *p1=b[0];*p1=0; for(i=1;i if(b>*p1) { *p1=b;*p2=i; } } 运行程序: 4789 3793 1526 max=9,maxi=0,maxj=3 在前面的课程中,我们用过了字符数组,即通过数组名来表示字符串,数组名就是数组的首地址,是字符串的起始地址。 下面的例子用于简单字符串的输入和输出。 #include main() { charstr[20]; gets(str); printf("%s\n",str); } goodmorning! goodmorning! 现在,我们将字符数组的名赋予一个指向字符类型的指针变量,让字符类型指针指向字符串在内存的首地址,对字符串的表示就可以用指针实现。 其定义的方法为: charstr[20],*P=str;这样一来,字符串str就可以用指针变量P来表示了。 #include main() { charstr[20],*p=str;/*p=str则表示将字符数组的首地址传递给指针变量p*/ gets(str); printf("%s\n",p); } goodmorning! goodmorning! 需要说明的是,字符数组与字符串是有区别的,字符串是字符数组的一种非凡形式,存储时以“\0”结束,所以,存放字符串的字符数组其长度应比字符串大1。 对于存放字符的字符数组,若未加“\0”结束标志,只能按逐个字符输入输出。 [例6-18]字符数组的正确使用方法。 #include main() { charstr[10],*p=str; inti; scanf("%s",str);/*输入的字符串长度超过10*/ for(i=0;i<10;i++) printf("%c",*p++);/*正确输出*/ printf("\n"); p=str; printf("%s",p);/*字符数组无'\0'标志,输出出错*/ puts(str);/*字符数组无'\0'标志,输出出错*/ } 对上述程序中字符数组以字符串形式输出,若无“\0”标志,则找不到结束标志,输出出错。 [例6-19]用指向字符串的指针变量处理两个字符串的复制。 字符串的复制要注重的是: 若将串1复制到串2,一定要保证串2的长度大于或等于串1。 #include main() { charstr1[30],str2[20],*ptr1=str1,*ptr2=str2; printf("inputstr1: "); gets(str1);/*输入str1*/ printf("inputstr2: "); gets(str2);/*输入str2*/ printf("str1------------str2\n"); printf("%s.......%s\n",ptr1,ptr2); while(*ptr2)*ptr1++=*ptr2++;/*字符串复制*/ *ptr1='\0';/*写入串的结束标志*/ printf("str1------------str2\n"); printf("%s.......%s\n",str1,str2); } 在程序的说明部分,定义的字符指针指向字符串。 语句while(*ptr2)*ptr1++=*ptr2++;先测试表达式的值,若指针指向的字符是“\0”,该字符的ASCII码值为0,表达式的值为假,循环结束,表达式的值非零,则执行循环*ptr1++=*ptr2++。 语句*ptr1++按照运算优先级别,先算*ptr1,再算ptr1++。 运行程序: inputstr1: IloveChina! inputstr2: IloveChengdu! str1--------------------str2 IloveChina! .......IloveChengdu! str1--------------------str2 IloveChengdu! .......IloveChengdu! 现在,我们修改程序中语句printf("%s.......%s\n",str1,str2)为printf("%s.......%s\n",ptr1,ptr2); 会出现什么结果呢? 请思考。 [例6-20]用指向字符串的指针变量处理两个字符串的合并。 #include main() { charstr1[50],str2[20],*ptr1=str1,*ptr2=str2; printf("inputstr1: "); gets(str1); printf("inputstr2: "); gets(str2); printf("str1------------str2\n"); printf("%s.......%s\n",ptr1,ptr2); while(*ptr1)ptr1++;/*移动指针到串尾*/ while(*ptr2)*ptr1++=*ptr2++;/*串连接*/ *ptr1='\0';/*写入串的结束标志*/ ptr1=str1;ptr2=str2; printf("str1------------------str2\n"); printf("%s.......%s\n",ptr1,ptr2); } inputstr1: IloveChina! inputstr2: IloveChengdu! str1--------------------str2 IloveChina! .......IloveChengdu! str1------------------------------------------str2 IloveChina! IloveChengdu! ......IloveChengdu! . 需要注重的是,串复制时,串1的长度应大于等于串2;串连接时,串1的长度应大于等于串1与串2的长度之和。 6.5指针的地址分配 我们可以定义指针变量指向任何类型的变量。 在上述的处理过程中,指针变量指向的变量通过传递变量的地址来实现。 指针变量的取值是内存的地址,这个地址应当是安全的,不可以是随意的,否则,写入内存单元的值将会使得已存放的数据或程序丢失。 应使用编译系统提供的标准函数来实现地址分配。 ANSI标准建议设置了两个最常用的动态分配内存的函数malloc()和free(),并包含在stdlib.h中,但有些C编译却使用malloc.h包含。 使用时请参照具体的C编译版本。 我们这里所指的动态内存分配其含义是指: 当定义指针变量时,其变量的取值是随机的,可能指向内存的任一单元。 若指针的指向是不安全的内存地址,在该地址空间上的数据交换就会产生意料不到的效果。 为此,在程序的执行过程中,要保证指针操作的安全性,就要为指针变量分配安全地址。 在程序执行时为指针变量所做的地址分配就称之为动态内存分配。 当无需指针变量操作时,可以将其所分配的内存归还系统,此过程我们称之为内存单元的释放。 malloc()用以向编译系统申请分配内存;free()用以在使用完毕释放掉所占内存。 [例6-21]两个字符串的交换。 #include #include #include main() { char*ptr1,*ptr2,*temp; ptr1=malloc(30);/*动态为指针变量分配长度为30字节的存储空间*/ ptr2=malloc(20); temp=malloc(30); printf("inputstr1: "); gets(ptr1);/*输入字符串*/ printf("inputstr2: "); gets(ptr2); printf("str1------------str2\n"); printf("%s.......%s\n",ptr1,ptr2); strcpy(temp,ptr1);/*串复制*/ strcpy(ptr1,ptr2); strcpy(ptr2,temp); printf("str1------------str2\n"); printf("%s.......%s\n",ptr1,ptr2); free(ptr1); free(ptr2); } 为指针变量分配的存储空间长度取决于存放字符的多少。 在上述的程序中,两个串的交换可以通过标准函数strcpy()来完成,也可以通过串指针交换指向完成,用temp=ptr1; ptr1=ptr2;ptr2=temp;三条赋值语句实现。 但是,利用指针交换指向,其物理意义与串通过函数进行的复制完全不同。 前者是存放串地址的指针变量数据交换,后者是串在内存物理空间的数据交换。 指针变量用完后,将指针变量所占的存储空间释放。 运行程序: run inputstr1: China inputstr2: Chengdu str1------------str2 China----------Chengdu str1------------str2 Chengdu-----China 6.
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