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小结10分钟
【课型】理论教学，实践教学
【参考资料】谭浩强主编《C程序设计》，清华大学出版社，1999
徐建民主编《C语言程序设计》，电子工业出版社，2002
【后记】
【审批】
【教学内容】
9．1指针和指针变量的概念
一、内存地址──内存中存储单元的编号
（1）计算机硬件系统的内存储器中，拥有大量的存储单元（容量为１字节）。
为了方便管理，必须为每一个存储单元编号，这个编号就是存储单元的“地址”。
每个存储单元都有一个惟一的地址。
（2）在地址所标识的存储单元中存放数据。
注意：
内存单元的地址与内存单元中的数据是两个完全不同的概念。
二、变量地址──系统分配给变量的内存单元的起始地址
假设有这样一个程序：
main（）
{intnum;
scanf（"
%d"
&
num）;
printf（"
num=%d\n"
num）;
}
C编译程序编译到该变量定义语句时，将变量num登录到“符号表”中。
符号表的关键属性有两个：
一是“标识符名（id）”，二是该标识符在内存空间中的“地址（addr）”。
为描述方便，假设系统分配给变量num的2字节存储单元为3000和3001，则起始地址3000就是变量num在内存中的地址。
三、变量值的存取──通过变量在内存中的地址进行
系统执行“scanf（”%d“,&
”和“printf（”num=%d\n“,num）;
”时，存取变量num值的方式可以有两种：
例如，假设定义了这样一个指针变量num_pointer，它被分配到4000、4001单元，其值可通过赋值语句“num_pointer=＆num；
”得到。
此时，指针变量num_pointer的值就是变量num在内存中的起始地址3000，如图9-1所示。
通过指针变量num_pointer存取变量num值的过程如下：
首先找到指针变量num_pointer的地址（4000），取出其值3000（正好是变量num的起始地址）；
然后从3000、3001中取出变量num的值（3）。
（3）两种访问方式的比较
两种访问方式之间的关系，可用某人甲（系统）要找某人乙（变量）来类比。
一种情况是，甲知道乙在何处，直接去找就是（即直接访问）。
另一种情况是，甲不知道乙在哪，但丙（指针变量）知道，此时甲可以这么做：
先找丙，从丙处获得乙的去向，然后再找乙（即间接访问）。
四、指针与指针变量
（1）指针──即地址
一个变量的地址称为该变量的指针。
通过变量的指针能够找到该变量。
（2）指针变量──专门用于存储其它变量地址的变量
指针变量num_pointer的值就是变量num的地址。
指针与指针变量的区别，就是变量值与变量的区别。
（3）为表示指针变量和它指向的变量之间的关系，用指针运算符“*”表示。
例如，指针变量num_pointer与它所指向的变量num的关系，表示为：
*num_pointer，即*num_pointer等价于变量num。
因此，下面两个语句的作用相同：
num=3;
/*将3直接赋给变量num*/
num_pointer=&
num;
/*使num_pointer指向num*/
*num_pointer=3;
/*将3赋给指针变量num_pointer所指向的变量*/
9．2指针变量的定义与应用
一、指针变量的定义与相关运算
[案例9.1]指针变量的定义与相关运算示例。
/*案例代码文件名：
AL9_1.C*/
{intnum_int=12,*p_int;
/*定义一个指向int型数据的指针变量p_int*/
floatnum_f=3.14,*p_f;
/*定义一个指向float型数据的指针变量p_f*/
charnum_ch=’p’,*p_ch;
/*定义一个指向char型数据的指针变量p_ch*/
p_int=&
num_int;
/*取变量num_int的地址，赋值给p_int*/
p_f=&
num_f;
/*取变量num_f的地址，赋值给p_f*/
p_ch=&
num_ch;
/*取变量num_ch的地址，赋值给p_ch*/
printf（“num_int=%d,*p_int=%d\n”,num_int,*p_int）;
printf（“num_f=%4.2f,*p_f=%4.2f\n”,num_f,*p_f）;
printf（“num_ch=%c,*p_ch=%c\n”,num_ch,*p_ch）;
}
[程序演示]
程序运行结果：
num_int=12,*p_int=12
num_f=3.14,*p_f=3.14
num_ch=p,*p_ch=p
程序说明：
（1）头三行的变量定义语句──指针变量的定义
与一般变量的定义相比，除变量名前多了一个星号“*”（指针变量的定义标识符）外，其余一样：
数据类型*指针变量[,*指针变量2……];
此时的指针变量p_int、p_f、p_ch，并未指向某个具体的变量（称指针是悬空的）。
使用悬空指针很容易破坏系统，导致系统瘫痪。
（2）中间三行的赋值语句──取地址运算（＆）
取地址运算的格式：
＆变量
例如，&
num_int、&
num_f、&
num_ch的结果，分别为变量num_int、num_f、num_ch的地址。
指针变量只能存放指针（地址），且只能是相同类型变量的地址。
例如，指针变量p_int、p_f、p_ch，只能分别接收int型、float型、char型变量的地址，否则出错。
（3）后三行的输出语句──指针运算（*）
使用直接访问和间接访问两种方式，分别输出变量num_int、num_f、num_ch的值。
这三行出现在指针变量前的星号“*”是指针运算符，访问指针变量所指向的变量的值，而非指针运算符。
[案例9.2]使用指针变量求解：
输入2个整数，按升序（从小到大排序）输出。
/*案例代码文件名：
AL9_2.C*/
/*程序功能：
使用指针变量求解2个整数的升序输出*/
{intnum1,num2;
int*num1_p=&
num1,*num2_p=&
num2,*pointer;
printf（“Inputthefirstnumber:
”）;
scanf（“%d”,num1_p）;
printf（“Inputthesecondnumber:
scanf（“%d”,num2_p）;
printf（“num1=%d,num2=%d\n”,num1,num2）;
if（*num1_p>
*num2_p）/*如果num1>
num2，则交换指针*/
pointer=num1_p,num1_p=num2_p,num2_p=pointer;
printf（“min=%d,max=%d\n”,*num1_p,*num2_p）;
}
[程序演示]
程序运行情况：
Inputthefirstnumber:
9←┘
Inputthesecondnumber:
6←┘
num1=9,num2=6
min=6,max=9
（1）第5行的if语句
如果*num1_p>
*num2_p（即num1>
num2），则交换指针，使num1_p指向变量num2（较小值），num2_p指向变量num1（较大值）。
（2）printf（“min=%d,max=%d\n”,*num1_p,*num2_p）;
语句：
通过指针变量，间接访问变量的值。
本案例的处理思路是：
交换指针变量num1_p和num2_p的值，而不是变量num1和num2的值（变量num1和num2并未交换，仍保持原值），最后通过指针变量输出处理结果。
二、指针变量作函数参数
1.指针变量，既可以作为函数的形参，也可以作函数的实参。
2.指针变量作实参时，与普通变量一样，也是“值传递”，即将指针变量的值（一个地址）传递给被调用函数的形参（必须是一个指针变量）。
被调用函数不能改变实参指针变量的值，但可以改变实参指针变量所指向的变量的值。
[案例9.3]使用函数调用方式改写[案例9.2]，要求实参为指针变量。
AL9_3.C*/
/******************************************************/
/*exchange（）功能：
交换2个形参指针变量所指向的变量的值*/
/*形参：
2个，均为指向整型数据的指针*/
/*返回值：
无*/
voidexchange（int*pointer1,int*pointer2）
{inttemp;
temp=*pointer1,*pointer1=*pointer2,*pointer2=temp;
/*主函数main（）*/
/*定义并初始化指针变量num1_p和num2_p*/
num2;
printf（“Inputthefirstnumber:
scanf（“%d”,num1_p）;
scanf（“%d”,num2_p）;
*num2_p）/*即num1>
num2）*/
exchange（num1_p,num2_p）;
/*指针变量作实参*/
/*输出排序后的num1和num2的值*/
printf（“min=%d,max=%d\n”,num1,num2）;
}[程序演示]
调用函数exchange（）之前、之时、结束时和结束后的情况，如图9-5所示。
形参指针变量pointer1（指向变量num1）和pointer2（指向变量num2），在函数调用开始时才分配存储空间，函数调用结束后立即被释放。
虽然被调用函数不能改变实参指针变量的值，但可以改变它们所指向的变量的值。
总结：
为了利用被调用函数改变的变量值，应该使用指针（或指针变量）作函数实参。
其机制为：
在执行被调用函数时，使形参指针变量所指向的变量的值发生变化；
函数调用结束后，通过不变的实参指针（或实参指针变量）将变化的值保留下来。
[案例9.4]输入3个整数，按降序（从大到小的顺序）输出。
要求使用变量的指针作函数调用的实参来实现。
AL9_4.C*/
2个，均为指向整型数据的指针变量*/
{intnum1,num2,num3;
/*从键盘上输入3个整数*/
scanf（“%d”,&
num1）;
num2）;
printf（“Inputthethirdnumber:
num3）;
printf（“num1=%d,num2=%d,num3=%d\n”,num1,num2,num3）;
/*排序*/
if（num1<
num2）/*num1<
num2*/
exchange（&
num1,&
num2）;
num3）exchange（&
num3）;
if（num2<
num2,&
/*输出排序结果*/
printf（“排序结果:
%d,%d,%d\n”,num1,num2,num3）;
}[程序演示]
Inputthethirdnumber:
12←┘
num1=9,num2=6,num3=12
排序结果:
12,9,6
9．3数组的指针和指向数组的指针变量
一、概述
1.概念：
数组的指针──数组在内存中的起始地址，数组元素的指针──数组元素在内存中的起始地址。
2.指向数组的指针变量的定义
指向数组的指针变量的定义，与指向普通变量的指针变量的定义方法一样。
例如，intarray[10],*pointer=array（或&
array[0]）;
或者：
intarray[10],*pointer;
pointer＝array;
数组名代表数组在内存中的起始地址（与第1个元素的地址相同），所以可以用数组名给指针变量赋值。
3.数组元素的引用
数组元素的引用，既可用下标法，也可用指针法。
使用下标法，直观；
而使用指针法，能使目标程序占用内存少、运行速度快。
二、通过指针引用数组元素
如果有“intarray[10],*pointer=array;
”，则：
（1）pointer+i和array+i都是数组元素array[i]的地址，如图9-6所示。
（2）*（pointer+i）和*（array+i）就是数组元素array[i]。
（3）指向数组的指针变量，也可将其看作是数组名，因而可按下标法来使用。
例如，pointer[i]等价于*（pointer+i）。
pointer+1指向数组的下一个元素，而不是简单地使指针变量pointer的值+1。
其实际变化为pointer+1*size（size为一个元素占用的字节数）。
例如，假设指针变量pointer的当前值为3000，则pointer+1为3000+1*2=3002，而不是3001。
[案例9.5]使用指向数组的指针变量来引用数组元素。
AL9_5.C*/
使用指向数组的指针变量来引用数组元素*/
{intarray[10],*pointer=array,i;
printf（“Input10numbers:
for（i=0;
i<
10;
i++）
scanf（“%d”,pointer+i）;
/*使用指针变量来输入数组元素的值*/
printf（“array[10]:
printf（“%d”,*（pointer+i））;
/*使用指向数组的指针变量输出数组*/
printf（“\n”）;
Input10numbers:
0123456789←┘
array[10]:
0123456789
程序中第3行和第6行的2个for语句，等价于下面的程序段：
for（i=0;
i++,pointer++）
scanf（“%d”,pointer）;
printf（“array[10]:
pointer=array;
/*使pointer重新指向数组的第一个元素*/
printf（“%d”,*pointer）;
思考题：
（1）如果去掉“pointer=array;
”行，程序运行结果会如何？
请上机验证。
（2）在本案例中，也可以不使用i来作循环控制变量，程序怎么修改？
提示：
指针可以参与关系运算。
说明：
（1）指针变量的值是可以改变的，所以必须注意其当前值，否则容易出错。
（2）指向数组的指针变量，可以指向数组以后的内存单元，虽然没有实际意义。
（3）对指向数组的指针变量（px和py）进行算术运算和关系运算的含义
1）可以进行的算术运算，只有以下几种：
px±
n,px++/++px,px--/--px,px-py
·
n：
将指针从当前位置向前（+n）或回退（-n）n个数据单位，而不是n个字节。
显然，px++/++px和px--/--px是px±
n的特例（n=1）。
px-py：
两指针之间的数据个数，而不是指针的地址之差。
2）关系运算
表示两个指针所指地址之间、位置的前后关系：
前者为小，后者为大。
例如，如果指针px所指地址在指针py所指地址之前，则px〈py的值为1。
三、再论数组作函数参数
数组名作形参时，接收实参数组的起始地址；
作实参时，将数组的起始地址传递给形参数组。
引入指向数组的指针变量后，数组及指向数组的指针变量作函数参数时，可有４种等价形式（本质上是一种，即指针数据作函数参数）：
（1）形参、实参都用数组名
（2）形参、实参都用指针变量
（3）形参用指针变量、实参用数组名
（4）形参用数组名、实参用指针变量
四、二维数组的指针及其指针变量
1.2维数组的指针
假设有如下数组定义语句：
intarray[3][4];
（1）从2维数组角度看，数组名array代表数组的起始地址，是一个以行为单位进行控制的行指针：
array+i：
行指针值，指向2维数组的第i行。
*（array+i）：
（列）指针值，指向第i行第０列（控制由行转为列，但仍为指针）。
*（*（array+i））：
数组元素array[i][0]的值。
用array作指针访问数组元素array[i][j]的格式：
*（*（array+i）＋j）
行指针是一个２级指针，如图9-7所示。
（2）从1维数组角度看，数组名array和第1维下标的每一个值，共同构成一组新的1维数组名array[0]、array[1]、array[2]，它们均由4个元素组成。
Ｃ语言规定：
数组名代表数组的地址，所以array[i]是第i行1维数组的地址，它指向该行的第0列元素，是一个以数组元素为单位进行控制的列指针：
array[i]+j：
（列）指针值，指向数组元素array[i][j]。
*（array[i]+j）：
数组元素array[i][j]的值。
如果有“intarray[3][4],*p=array[0]；
”，则p+1指向下一个元素。
用p作指针访问数组元素array[i][j]的格式：
*（p+（ｉ*每行列数+j））
2.行指针变量──指向由n个元素组成的一维数组的指针变量
（1）定义格式：
数据类型（*指针变量）[n];
“*指针变量”外的括号不能缺，否则成了指针数组——数组的每个元素都是一个指针──指针数组（本章第6节介绍）。
（2）赋值：
行指针变量＝2维数组名|行指针变量;
[案例9.6]使用行指针和列指针两种方式输出2维数组的任一元素。
（1）使用行指针
AL9_6_1.C*/
使用行指针输出2维数组的任一元素*/
{intarray[3][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};
int（*pointer）[4],row,col;
pointer=array;
printf（“Inputrow=”）;
row）;
printf（“Inputcol=”）;
col）;
printf（“array[%1d][%1d]=%d\n”,row,col,*（*（pointer+row）+col））;
}[程序演示]
Inputrow=1←┘
Inputcol=2←┘
array[1][2]=7
本题也可以直接使用数组名array作指针，应如何修改？
（2）使用列指针
AL9_6_2.C*/
使用列指针输出2维数组的任一元素*/
int*pointer,row,col;
/*定义一个（列）指针变量pointer*/
pointer=array[0];
/*给（列）指针变量pointer赋值*/
scanf（“%d”,&
pr
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