C语言：指针、变量指针与指针变量、数组指针与指针数组

Day 14-C语言

指针

变量指针与指针变量

指针变量做函数参数

指针变量做函数参数往往传递的是变量首地址，借助于指针变量间接访问是可以修改实参变量数据的

指针有一个作用，通过形参修改实参，这样的参数称为输出型参数

案例

• 需求：有a、b两个变量，要求交换输出，使用函数处理，用指针变量做函数的参数

  • 方式一：交换指向（指针指向改变，指向对象的数据不变）

  • 代码：

    #include /** * 交换指向 */void swap(int *p_a,int *p_b){ int *p_t; //交换 p_t = p_a; p_a = p_b; p_b = p_t; printf(\"交换后：%d,%d\\n\",*p_a,*p_b);}int main(int argc,char *argv[]){ int a = 3,b = 4; printf(\"交换前：%d,%d\\n\",a,b); swap(&a,&b); //传参的过程可以理解 int *p_a = &a,int *p_b = &b  return 0;}c

  • 运行结果

• 方式2：交换变量

• 代码

  #include /** * 交换指向 */void swap(int *p_a,int *p_b){ int temp; //交换 temp = *p_a; *p_a = *p_b; // 将p_b指向对象的值赋给p_a指向的对象 *p_b = temp; printf(\"交换后：%d,%d\\n\",*p_a,*p_b);}int main(int argc,char *argv[]){ int a = 3,b = 4; printf(\"交换前：%d,%d\\n\",a,b); swap(&a,&b); //传参的过程可以理解 int *p_a = &a,int *p_b = &b  return 0;}

• 运行结果

  

指针变量指向数组元素【重难点】

数组元素的指针

• 数组的指针就是数组中第一个元素的地址，也就是数组的首地址。

• 数组元素的指针是数组的首地址。因此，同样可以用指针变量来指向数组或数组元素。

• 在C语言中，由于数组名代表数组的首地址，因此数组名实际上也是指针。访问数组名就是访问数组首地址

• 案例：

  #include int main(int argc,char *argv[]){ //创建一个数组 int arr[] = {11,22,33}; int *p1 = &arr[0]; //指针变量指向数组arr第一个元素，指针的范围就是数组元素 int *p2 = arr; //等价于上面写法，数组名就是首元素地址 printf(\"%p,%p,%p\\n\",p1,p2,arr); return 0;}

• 运行结果：

​注意：虽然定义了一个指针变量接受了数组地址，但不能理解为指针变量指向了数组，而应该理解为指向了数组元（默认为第一个元素）。

指针的运算

指针运算：前提是指针变量必须要指向数组的某个元素。（指针元素只能在同一数组内进行，并且只能是元素之间的偏移）

序号 指针运算 偏移量 说明 1 自增：p++、++p、p+=1 sizeof(type) 指向下一个元素的首地址（边界检测，防止越界） 2 自减：p--、--p、p-=1 sizeof(type) 指向上一个元素的首地址（边界检测，防止越界） 3 加n个数：p+n n*sizeof(type) 指向后面n个元素的首地址（边界检测，防止越界） 4 减n个数：p-n n*sizeof(type) 指向前面n个元素的首地址（边界检测，防止越界） 5 指针相减：p1 - p2 |(p1-p2)|/type p1,p2之间相差几个元素 6 指针比较：p1 < p2 逻辑值：真-1，假-0 前面的指针小于后面的指针

注意：

• type，是指针指向数组的元素的类型

• sizeof（不支持运算） 举例：

  #include int main(int argc,char *argv[]){ int a = 10; printf(\"sizeof(a)=%lu,sizeof(int)=%lu,sizeof(++a)=%lu\\n\", sizeof(a), sizeof(int), sizeof(++a)); // sizeof(a)=4,sizeof(int)=4,sizeof(a++)=4 return 0;}

• 说明：

  ① 如果指针变量p已指向数组中的一个元素，则p+1指向同一数组中的 下一个元素，p-1指向同一数组中的上一个元素。即p+1或p-1也表示地址。但要注意的是，虽然指针变量p中存放的是地址，但p+1并不表示该地址加1，而表示在原地址的基础上加了该数据类型所占的字节数d（d = sizeof(数据类型)） 。

  ② 如果p原来指向a[0]，执行++p后p的值改变了，在p的原值基础上加d，这样p就指向数组的下一个元素a[1]。d是数组元素占的字节数。

  ③ 如果p的初值为＆a[0]则p+i 和a+i 就是数组元素a[i]的地址，或者说，它们指向ａ数组的第 i 个元素 。

  ④ *(p+i)或*(a+i)是p+i或a+i所指向的数组元素，即a[i]。

  ⑤ 如果指针变量p1和p2都指向同一数组，如执行p2-p1，结果是两个地址之差除以数组元素的长度d。

案例

#include #include int main(int argc,char *argv[]){ //创建一个用来实现指针运算的数组 int arr[] = {11,22,33,44,55}; int *p1 = arr + 4; //55 等价于 arr[4] int *p2 = arr + 1; //22 等价于 arr[1] size_t size = fabs(p1 - p1); //3 b= fabs(22对应的地址 - 55对应的地址) / int的字节数 printf(\"*p1=%d,*p2=%d,size=%lu,&arr[1]+2=%d\\n\",*p1,*p2,size,*(&arr[1]+2)); return 0;}

运行结果

案例

• 需求：通过下标法和指针法遍历数组

• 代码：

#include /** * 下标法 */void arr1(int arr[],int len){ for (register int i = 0;i < len;i++) printf(\"%-4d\",arr[i]); printf(\"\\n\");}/** * 指针法 */void arr2(int arr[],int len){ int *p = arr; for(register int i = 0;i < len;i++) printf(\"%-4d\",*(arr+i)); // 等价于*(p+i) printf(\"\\n\");}/** * 指针法 */void arr3(int arr[],int len){ int *p = arr; for(int i = 0;i < len;i++) { printf(\"%-4d\",*p); p++; } printf(\"\\n\");}/** * 指针法 */ void arr4(int arr[],int len){ int *p = arr; for(;p < len + arr;p++) printf(\"%-4d\",*p); printf(\"\\n\");}int main(int argc,char *argv[]){ int arr[] = {11,22,33}; int len = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); arr1(arr,len); arr2(arr,len); arr3(arr,len); arr4(arr,len); return 0;}

• 运行结果：

register 是一个关键字，用于建议编译器将某个变量存储在 寄存器（register） 中，而不是内存（RAM）中，以提高访问速度。

案例

• 需求：推导以下代码的运行结果

• 代码：

  #include int arr2(){ // 创建一个普通数组 int arr[] = {11,22,33,44,55,66,77,88}; int *p = arr; printf(\"%d\\n\", *p); // 11 p++; // 指针偏移 1 * sizeof(int) 指针移动到22这个位置 printf(\"%d\\n\", *p); // 22 int x = *p++; // 第1步：解引用p的值赋值给x, x = 22; 第2步：p++,指针移动到33这个位置 printf(\"%d,%d\\n\", x, *p);// 22,33 int y = *(++p);// 第1步：++p，指针偏移到44这个位置；第2步：对44这个地址解引用，得到44 printf(\"%d,%d\\n\", y, *p);// 44,44 (*p)++; // 第1步：对p解引用得到44；第2步：对44这个值+1，得到45 printf(\"%d\\n\",*p); // 45}x

※小贴士：

*p++：先解引用p，然后p这个指针自增（指针自增）

int arr[] = {11,22,33}, *p = arr;int x = *p++; // x=11,*p=22 ① *p解引用，其实就是将指向的对象a的值赋值给x ② 指针p++，也就是指针偏移一位

(*p)++：先解引用p，然后使用解引用出来的数据自增（数值自增）

int arr[] = {11,22,33}, *p = arr;int x = (*p)++; // x=11,*p=12 ① *p解引用，其实就是将指向的对象a的值赋值给x ② 解引用出来的对象数据自增

通过指针引用数组元素

引用一个数组元素，可以用：

① 下标法：如arr[i]

② 指针法：如*(arr + 1) 或者*(p+i)。其中arr是数组名，p是指向数组元素的指针变量，其初始值：p = arr;

案例

需求：

• 下标法：（通过改变下标输出所有元素）

  #include int main(){ int arr[10], i; // 给数组元素赋值 for (i = 0; i < 10; i++) scanf(\"%d\", &arr[i]); // 遍历数组元素 for (i = 0; i < 10; i++) printf(\"%-4d\", arr[i]); printf(\"\\n\"); return 0;}

• 指针法（地址）：（通过数组名计算出数组元素的地址，找出数组元素值）

  #include int main(){ int arr[10], i; // 给数组元素赋值 for (i = 0; i < 10; i++) scanf(\"%d\", &arr[i]); // 遍历数组元素 for (i = 0; i < 10; i++) printf(\"%-4d\", *(arr + i));  printf(\"\\n\"); return 0;}

• 指针法（指针变量）：（用指针变量指向数组元素）

  #include int main(){ int arr[10], i, *p; // 给数组元素赋值 for (i = 0; i < 10; i++) scanf(\"%d\", &arr[i]); // 遍历数组元素 for (p = arr; p < (arr + 10); p++) printf(\"%-4d\", *p); printf(\"\\n\"); return 0;}

  注意：数组一旦创建，就无法改变其值。

以上3种写法比较：

• 第①种写法和第②种写法执行效率相同。系统是将arr[i]转换为*(arr+i)处理的，即先计算出地址，因此比较费时。
• 第③种方法比第①②种方法快。用指针变量直接指向数组元素，不必每次都重新计算地址。（p++）能大大提高执行效率。
• 用第①种写法比较直观，而用地址法或者指针变量的方法难以很快判断出当前处理的元素。

使用指针变量指向数组元素时（上面第③种写法），注意以下前两点：

① *(p--) 相当于arr[i--]，先*p，再p--; *(p++) 相当于arr[i++]，先*p，再p++;

② *(--p) 相当于arr[--i],先--p，再* *(++p) 相当于arr[++i]，先++p，再*;

③ *p++ 先*p，再p++

④ (*p)++ 先*p，再*p++

具体关系参照下面表格：

操作类型 指针表达式 数组下标等价 执行顺序 指针移动方向 是否改变指针地址 前置自减+取值 *(--p) arr[--i] 1. 指针前移
2. 取新地址的值 向前（←） 1 前置自加+取值 *(++p) arr[++i] 1. 指针后移
2. 取新地址的值 向后（→） 1 后置自减+取值 *(p--) arr[i--] 1. 取原地址的值
2. 指针前移 向前（←） 1 后置自加+取值 *(p++) arr[i++] 1. 取原地址的值
2. 指针后移 向后（→） 1 后置自减（简写 *p-- arr[i--] 1. 取原地址的值
2. 指针前移 向前（←） 1 后置自加（简写） *p++ arr[i++] 1. 取原地址的值
2. 指针后移 向后（→） 1 取值后值自减 (*p)-- arr[i]-- 原地址的值
2. 值-1 不移动 0 取值后值自加 (*p)++ arr[i]++ 1. 取原地址的值
2. 值+1 不移动 0

数组名作函数参数

① 形参和实参都是数组名

// arr 数组 形参void fun(int arr[], int len){..}void main(){ int arr[] = {11,22,33}; int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // arr 数组 实参 fun(arr, len);}

② 实参用数组名，形参用指针变量

// arr 指针 形参void fun(int *arr, int len){..}void main(){ int arr[] = {11,22,33}; int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // arr 数组 实参 fun(arr, len);}

③ 实参和形参都用指针变量

// arr 指针 形参void fun(int *arr, int len){..}void main(){ int arr[] = {11,22,33}; int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // arr 指针 实参 int *p = arr; fun(p, len);}

④ 实参用指针，形参用数组名

// arr 数组 形参void fun(int arr[], int len){..}void main(){ int arr[] = {11,22,33}; int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // arr 指针 实参 int *p = arr; fun(p, len);}

案例：

需求：将数组a中的n个整数按相反顺序存放（数组反转）

代码：

#include /** * 数组的反转：下标法 */ void inv1(int arr[], int len){ // 反转思路：第0个和最后一个交换，第1个和倒数第二个交换... // 定义循环变量和临时变量 register int i = 0, temp; // 遍历数组 for (; i < len/2; i++) { temp = arr[i]; arr[i] = arr[len-1-i]; arr[len-1-i] = temp; }}/** * 数组的反转：指针法 */ void inv2(int *p, int len){ // 反转思路：第0个和最后一个交换，第1个和倒数第二个交换... // 定义循环变量和临时变量 int *i = p, *j = p + len - 1, temp; // 遍历数组 for (; i < j; i++, j--) { temp = *i; *i = *j; *j = temp; }}/** * 遍历数组 */ void list(const int *arr, int len) // const int *arr = arr;{ const int *p = arr; // 添加const之后，指针指向对象的值不变，指针指向可以改变 for (; p < arr + len; p++) printf(\"%-4d\", *p); printf(\"\\n\");}int main(int argc,char *argv[]){ int arr[] = {11,12,13,14,15}; int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); list(arr, len); inv1(arr, len); list(arr, len); inv2(arr, len); list(arr, len); return 0;}

运行结果：

数组指针与指针数组

数组指针

定义

**概念：**数组指针是指向数组的指针（指针变量），本质上还是指针。

指针变量指向数组元素和数组指针的区别？

指针变量指向数组的元素；数组指针指向整个数组

特点：

① 先有数组，再有指针

② 它指向的是一个完整的数组

一维数组指针

语法：

数据类型 (*指针变量名)[容量];

案例：

#include int main(int argc,char *argv[]){ // 一维数组指针 int arr[] = {100,200,300}; int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 定义一个数组指针（一维数组指针） int (*p)[len] = &arr; // arr默认指向数组元素，&arr指向整个数组，需要注意的的是，它们表示的范围不同，地址相同 // p++：此时不能p++,否则会越界 printf(\"&arr=%p,arr=%p,&arr[0]=%p\\n\", &arr, arr, &arr[0]); // arr 等价于 &arr[0] // 如何访问数组指针 printf(\"%d\\n\", (*p)[2]); // 300 // 遍历数组指针 for (int i = 0; i < len; i++) printf(\"%-6d\", (*p)[i]); printf(\"\\n\"); return 0;}

运行结果：

我们之前所学的是指向数组元素的指针，本质上是指针变量；现在我们学的是指向数组的指针，叫作数组指针。

二维数组指针

语法：

数据类型 (*指针变量名)[行容量][列容量];

案例：

• 写法1：二维数组指针指向二维数组【不推荐】

  #include int main(int argc,char *argv[]){ // 创建一个二维数组 int arr[][3] = {10,20,30,100,200,300,1000,2000,3000}; // 定义一个二维数组指针指向二维数组 int (*p)[][3] = &arr; // 遍历数组 for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { printf(\"%-6d\", (*p)[i][j]); } } printf(\"\\n\"); return 0;}

• 写法2：一维数组指针指向二维数组【推荐】

  #include int main(int argc,char *argv[]){ // 创建一个二维数组 int arr[][3] = {10,20,30,100,200,300,1000,2000,3000}; // 定义一个一维数组指针指向二维数组，相当于指针指向的是二维数组的行 [行容量] int (*p)[3] = arr; // 等价于 &arr[0] (*p)：指向数组的行 int arr[] = {100, 200, 300}; int *p = arr; 解引用p 得到第一个元素 // 遍历数组 for(i = 0;i < 3;i++) for(j = 0;j < 3;j++) { printf(\"%-5d\",p[i][j]); } printf(\"\\n\"); for(i = 0;i < 3;i++) for(j = 0;j < 3;j++) { printf(\"%-5d\",*(*(p+i)+j)); } printf(\"\\n\"); for(i = 0;i < 3;i++) for(j = 0;j < 3;j++) { printf(\"%-5d\",(*(p+i))[j]); } printf(\"\\n\"); for(i = 0;i < 3;i++) for(j = 0;j < 3;j++) { printf(\"%-5d\",*(p[i]+j)); } printf(\"\\n\"); return 0;}