C語言入門（十七）指針概念

指針概念 

前言：

學習Turbo C語言,如果你不能用指針編寫有效、正確和靈活的程序,可以認爲你沒有學好C語言。指針、地址、數組及其相互關係是C語言中最有特色的部分。規範地使用指針,可以使程序達到簡單明瞭,因此,我們不但要學會如何正確地使用指針,而且要學會在各種情況下正確地使用指針變量。

一、指針基本概念及其指針變量的定義
我們知道變量在計算機內是佔有一塊存貯區域的,變量的值就存放在這塊區域之中, 在計算機內部, 通過訪問或修改這塊區域的內容來訪問或修改相應的變量。Turbo C語言中, 對於變量的訪問形式之一,就是先求出變量的地址,然後再通過地址對它進行訪問,這就是這裏所要論述的指針及其指針變量。
所謂變量的指針, 實際上指變量的地址。變量的地址雖然在形式上好象類似於整數, 但在概念上不同於以前介紹過的整數, 它屬於一種新的數據類型, 即指針類型。Turbo C中, 
一般用指針來指明這樣一個表達式&x的類型,而用地址作爲它的值,也就是說, 若x爲一整型變量, 則表達式&x的類型是指向整數的指針,而它的值是變量x的地址。同樣, 若double d;則&d的類型是指向以精度數d的指針,而&d的值是雙精度變量d的地址。所以, 
指針和地址是用來敘述一個對象的兩個方面。雖然&x、&d的值分別是整型變量x和雙精度變量d的地址, 但&x、&d的類型是不同的, 一個是指向整型變量x的指針, 而另一個則是指向雙精度變量d的指針。在習慣上,很多情況下指針和地址這兩個術語混用了。 
我們可以用下述方法來定義一個指針類型的變量。
int *ip;
首先說明了它是一指針類型的變量,注意在定義中不要漏寫符號*,否則它爲一般的整型變量了。另外,在定義中的int 表示該指針變量爲指向整型數的指針類型的變量, 有時也可稱ip爲指向整數的指針。ip是一個變量, 它專門存放整型變量的地址。 
指針變量的一般定義爲: 
類型標識符 *標識符; 
其中標識符是指針變量的名字, 標識符前加了*號,表示該變量是指針變量, 而最前面的類型標識符表示該指針變量所指向的變量的類型。一個指針變量只能指向同一種類型的變量, 也就是講, 我們不能定義一個指針變量, 既能指向一整型變量又能指向雙精度變量。 
指針變量在定義中允許帶初始化項。如: 
int i, *ip=&i; 
注意, 這裏是用&i對ip初始化, 而不是對*ip初始化。和一般變量一樣,對於外部或靜態指針變量在定義中若不帶初始化項, 指針變量被初始化爲NULL, 它的值爲0。Turbo C中規定, 當指針值爲零時, 指針不指向任何有效數據, 有時也稱指針爲空指針。因此, 當調用一個要返回指針的函數時(以後會講到), 常使用返回值爲NULL來指示函數調用中某些錯誤情況的發生。
既然在指針變量中只能存放地址,因此,在使用中不要將一個整數賦給一指針變量。下面的賦值是不合法的: 
int *ip; 
ip=100; 
假設 
int i=200, x; 
int *ip; 
我們定義了兩個整型變量i,x,還定義了一個指向整型數的指針變量ip。i,x中可存放整數,而ip中只能存放整型變量的地址。我們可以把i的地址賦給ip:
ip=&i;
此時指針變量ip指向整型變量i,假設變量i的地址爲1800, 這個賦值可形象理解爲下圖所示的聯繫。
ip i 
________ _______
| | | |
| 1800 | ---- | 200 |
|________| |_______|

圖1. 給指針變量賦值
以後我們便可以通過指針變量ip間接訪問變量i,例如:
x=*ip; 
運算符*訪問以ip爲地址的存貯區域,而ip中存放的是變量i的地址,因此,*ip訪問的是地址爲1800的存貯區域(因爲是整數, 實際上是從1800開始的兩個字節),它就是i所佔用的存貯區域,所以上面的賦值表達式等價於x=i; 
另外,指針變量和一般變量一樣,存放在它們之中的值是可以改變的,也就是說可以改變它們的指向, 假設
int i, j, *p1, *p2;
i='a'; 
j='b'; 
p1=&i; 
p2=&j; 
則建立如下圖所示的聯繫: 

p1 i 
________ _______
| | | |
| | ---- | 'a' |
|________| |_______|

p2 j
________ _______
| | | |
| | ---- | 'b' |
|________| |_______|

圖2. 賦值運算結果 
這時賦值表達式: 
p2=p1;
就使p2與p1指向同一對象i,此時*p2就等價於i,而不是j,圖2.就變成圖3.所示:

p1 i 
________ _______
| | ____ | |
| | __ | 'a' |
|________| | |_______|
|
p2 | j
________ | _______
| | | | |
| | ___| | 'b' |
|________| |_______|


圖3. p2=p1時的情形 
如果執行如下表達式: 
*p2=*p1; 
則表示把p1指向的內容賦給p2所指的區域, 此時圖2.就變成圖4.所示 

p1 i 
________ _______
| | | |
| | ---- | 'a' |
|________| |_______|

p2 j
________ _______
| | | |
| | ---- | 'a' |
|________| |_______|

圖4. *p2=*p1時的情形 

通過指針訪問它所指向的一個變量是以間接訪問的形式進行的,所以比直接訪問一個變量要費時間,而且不直觀,因爲通過指針要訪問哪一個變量,取決於指針的值(即指向), 
例如*p2=*p1;實際上就是j=i;,前者不僅速度慢而且目的不明。但由於指針是變量,我們可以通過改變它們的指向, 以間接訪問不同的變量,這給程序員帶來靈活性,也使程序代碼編寫得更爲簡潔和有效。
指針變量可出現在表達式中, 設
int x, y *px=&x; 
指針變量px指向整數x, 則*px可出現在x能出現的任何地方。例如: 
y=*px+5; /*表示把x的內容加5並賦給y*/ 
y=++*px; /*px的內容加上1之後賦給y [++*px相當於++(*px)]*/ 
y=*px++; /*相當於y=*px; px++*/ 

二、地址運算 
指針允許的運算方式有: 
(1). 指針在一定條件下,可進行比較,這裏所說的一定條件, 是指兩個指針指向同一個對象纔有意義, 例如兩個指針變量p, q指向同一數組, 則<, >, >=,<=, ==等關係運算符都能正常進行。若p==q爲真, 則表示p, q指向數組的同一元素; 若p (2). 指針和整數可進行加、減運算。設p是指向某一數組元素的指針,開始時指向數組的第0號元素, 設n爲一整數, 則p+n就表示指向數組的第n號元素(下標爲n的元素)。不論指針變量指向何種數據類型, 指針和整數進行加、減運算時,編譯程序總根據所指對象的數據長度對n放大, 在一般微機上, char放大因子爲1, int、short放大因子爲2, long和float放大因子爲4, double放大因子爲8。對於下面講述到的結構或聯合, 也仍然遵守這一原則。
(3). 兩個指針變量在一定條件下,可進行減法運算。設p, q指向同一數組,則p-q的絕對值表示p所指對象與q所指對象之間的元素個數。其相減的結果遵守對象類型的字節長度進行縮小的規則。

對於初學者而言，指針和地址以及指針和數組之間的關係都是非常讓人頭疼的概念。我說了上面那麼多，可能很多人還是一頭霧水。這就需要多看看一些書了。畢竟自己理解的東西永遠比別人講解的要深刻。
下面舉一個例子，來看看指針的應用：

main()
{
char c='A';
int i=123;
float f=3.45;

char *cp;
int *ip;
float *fp;

cp=&c;
ip=&i;
fp=&f;

printf(%c\n,*cp);
printf(%d\n,*ip);
printf(%f\n,*fp);
}

如果你們還對指針有不理解，可以再接着輸出cp,ip,fp的值看看，看它們到底是什麼。