第五章 指针的应用 C++

第五章指针的应用指针的概念简单，使用广泛、灵活、复杂。正确使用指针，能有效使用各种复杂数据结构，动态分配内存，高效使用数组和字符串，编写通用程序等；使用指针不当，可导致程序运行出错或死机。学习建议：理解指针本质，多用指针编程，多调试，不怕出错。教学目标：1．重点介绍指针与指针变量的概念；2．指针类型变量的定义、赋值以及引用的方法；3．指针与地址运算符；4．通过指针类型的变量去访问普通变量；5．通过指针类型的变量去操作一维数组；6．通过指针类型的变量去操作二维数组；7．动态存储分配的概念及应用。§5.1指针的概述#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){inta;int*p;a=10;p=&a;couta的值表示方法1：aendl;couta的值表示方法2：*pendl;couta的地址表示方法1：&aendl;couta的地址表示方法2：pendl;}[例5.1]指针变量变量的地址…200210…20022006ap当定义变量时系统配置一个“按指定数据类型大小的内存空间”§5.1指针的概述#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){inta;int*p;a=10;p=&a;couta的值表示方法1：aendl;couta的值表示方法2：*pendl;couta的地址表示方法1：&aendl;couta的地址表示方法2：pendl;}[例5.1]§5.1关于指针1．指针是C++从C中继承过来的重要的概念，它提供了一种较为直观的地址操作的手段。正确地使用指针，可以方便、灵活而有效地组织和表示复杂的数据结构。2．利用指针可以进行动态内存分配和管理，可以更灵活地使用内存空间。3．为了理解指针，要先理解关于内存地址的概念。1.内存地址的概念内存单元：可直接访问的计算机内存的最小单位。多数计算机以一个字节为一个最小的内存单元。内存单元的地址：为每一内存单元所指定的一个唯一编号，以区分不同内存单元。存储单元：一个变量所分得的连续内存单元的总和。当说明一个变量时，系统为该变量分配一个连续的内存单元，即一个存储单元。存放在内存储器中的程序和数据都有一个地址,用它们占用的那片存储单元中的第一个内存单元的地址表示。设有说明语句：charc='a';floatx=50.5f;在程序执行时，系统为变量c和x分配内存单元(设分配的内存单元分别为20000和20004)，如图所示。注意区分变量的地址和变量的值。变量c的地址和值(1)直接访问方式:通过变量名,直接对变量的存储单元进行存取访问。在变量获得内存空间的同时，变量名也就成为了相应内存空间的名称，在变量的整个生存期内都可以用这个名字访问该内存空间，表现在程序语句中就是通过变量名存取变量内容。2.从内存单元中存取数据的方法(2)间接访问方式:通过地址访问，先找到存放变量的地址的变量，得到变量的地址，再根据变量的地址找到变量的存储单元，对它进行存取访问。2.从内存单元中存取数据的方法(3)有时使用变量名不够方便或者根本没有变量可用，这时就需要直接用地址来访问内存单元。例如，在不同的函数之间传送大量数据时，如果不是传递变量值，而是只传递变量的地址，就会减小开销，提高效率。如果是动态分配的内存单元，则根本就没有名称，这时只能通过地址访问。§5.2指针变量的定义、赋值及使用1．如何通过地址来操作呢？在C++中专门用一种数据类型，称为“指针”数据类型来表示“地址”，指针实际上是某个存储单元的首地址。2．程序中定义的任何变量、数组或函数等，在编译时都会在内存中分配一个确定的地址单元，即都有地址。Ｃ++规定：(1)变量的地址：&变量名(2)数组的地址：数组名或&数组名[0](3)函数的地址：函数名三个需要明确的概念指针：内存单元的地址，用于间接访问。变量的指针：变量在内存中存放的起始地址。指针变量：用于存储地址的变量。这个地址既可以是变量的地址，也可以是数组、函数的地址。#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){intx=8,*p,*q,a=3;int*pa=&a;p=&x;q=p;cout*pendl*qendl*paendl;}[例5.2]…200D2001820052009xp320012001qapa1、指针变量的定义数据类型*指针变量名数据类型*指针变量名=地址①定义语句中的“*”表示该变量为指针变量。②数据类型标识符规定了指针变量指向的数据类型，而不是指针自身的类型。任何一个指针本身的数据值都是unsignedlongint型。指针变量的值是一个地址，取值范围是内存地址范围，在PC机中用4个字节来存放地址值，即不同类型的指针变量所分配的存储单元大小相同。例如：声明语句：int*p;int*q;“*”表示该变量p、q均为指针变量（一个*只能表示一个指针）；且指针变量p、q只能操作整型数据。（一个指针变量只能存储同一种类型变量的地址。）2、指针变量的赋值（1）定义时赋值数据类型*指针变量名=地址;例inti=200,j;int*iptr=&i,*jptr=&j;double*pd=NULL;（2）用赋值语句将指针变量初始化指针变量名=地址;Ｃ++规定：(1)变量的地址：&变量名(2)数组的地址：数组名或&数组名[0](3)函数的地址：函数名(3).把字符串的首地址赋予字符型指针变量例char*pc;pc=WelcometoC++world!;或char*pc=WelcometoC++world!;注意：把字符数组首地址（即字符’W’的内存地址）赋予指针变量pc。pcWelcometoC++world!\0说明：①已赋初值的指针可以初始化另一个指针变量。②用变量地址作为初值时，该变量的定义必须在指针初始化之前。③不能对常量或表达式以取址方式进行运算。例如：P=&67；P=&(i+5)是非法的。④不能将一个非0整数直接赋给指针变量，但可以赋整数值0或NULL，表示该指针为空指针。例如：int*p;p=0;p为空指针，不指向任何地址。char*pc=NULL;/*NULL为符号常量，其代码值为0。表示pc是空指针，即pc不指向任何存储单元。*/⑤允许声明指向void类型的指针，该指针可以被赋予任何类型对象的地址。但若将它赋给其它类型的指针变量时，应做强制类型转换。void*general;int*point,i;charc;floatf;doubled;general=&i;general=&c;general=&f;general=&d;point=(int*)general;3.指针变量的使用#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){intx,*p;p=&x;cin*p;cout*pendl;}取地址符&,获取变量x的存储单元地址指针运算符*,表示指针变量所指向的变量的值(1）*指针运算符也称为“间接访问”运算符，是一个一元运算符，表示指针变量所指向的变量的值。(2）&取地址运算符是一个一元运算符，用来得到一个对象的地址，取地址运算符的操作数必须是变量名。3.指针变量的运算2．指针变量使用一定要先定义后使用，在使用前要进行初始化或赋值，指针未赋值将非常危险。例如：#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){intx=26;int*ptr;*ptr=58;//此时ptr是一个随机地址coutxendl;}很可能已经破坏了另一变量的值，甚至修改了函数的返回地址等。*出现在定义语句中和执行语句中，含义不同：#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){intx,*p;x=3;p=&x;*p=*p+10;cout*pendl;}指针定义符指针运算符13#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){inta,*p;a=10;p=&a;cout*&aendl&aendl&*pendl*&pendl;}#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){intx=8,*p,*q,a=3,*pa=&a;p=&x;q=p;cout*pendl*qendl*paendl;}#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){intx=5,*p,y;p=&x;y=*&x;cout*pendl;coutyendl;}55#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){inti,int*p;i=10;p=&i;coutiendl;cout*p+2endl;}1012§5.3简单变量与指针指针的类型是它所指向变量的类型。指针值不是整型数，在使用中必须类型匹配。如：intx=26；int*ptr=&x;//定义指针变量*ptr=&x;//error:不能将整型地址转换成整型数*ptr=50;//执行语句：*在此处作间接引用可以对不同的类型作强制转换，如：*ptr=(int)&x;表示将变量x的地址值作为一个整型数赋给变量*ptr，即变量x。[例5.4]输入a和b两个整数，运用指针技术按先大后小的顺序输出a和b。思路分析：输入两个整数，判断谁大谁小，若a大输出a，b；若a小输出b，a。#includeiostream#includeiomanipusingnamespacestd;voidmain(void){inta,b*p1=&a,*p2=&b;coutinputaandb:endl;cin*p1*p2;if(*p1*p2)cout*p2setw(4)*p1endlelsecout*p1setw(4)*p2endl;}源程序清单：思考：上例中：修改为p1指针指向大数所在变量，p2指针指向小数所在变量，然后输出。§5.4一维数组与指针指针变量的算数运算指针加一，减一运算指向下一个或前一个数据指针与整数的加减运算指针加上n或减去n，其意义是指针当前指向位置的前方或后方第n个数据的地址。这种运算的结果值取决于指针指向的数据类型。指针变量的值实际加或减n×sizeof(指针变量类型)。y=*px++相当于y=*(px++)(*和++优先级相同，自右向左运算)pb-1pbpb+1pb+2*(pb-1)*pb*(pb+1)*(pb+2)int*pb例指针与整数的加减运算#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){inta,*p1,*p2;doubleb,*p3,*p4;p1=&a;p3=&b;coutp1p3endl;p2=p1+1;p4=p3+1;coutp2p4endl;p2=p1+5;p4=p3+5;coutp2p4endl;}程序运行结果为：0x0012FF7C0x0012FF6C0x0012FF800x0012FF740x0012FF900x0012FF94例5.5阅读如下程序：#includeiostreamusingnamespacestd;voidmain(){chara[10]=abcdefghi;char*p1;p1=a;//指针变量p1指向数组a的首地址p1+=2;//指针变量p1做算术运算，加上2，指向数组a的第三个数组元素的内存单元cout*p1endl;//输出数组的第三个数组元素的值字母c}指针变