1,第五章指針的應(yīng)用,西南交通大學(xué)軟件學(xué)院計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教研室戴克儉制作,C+編程導(dǎo)論,2,第五章指針的應(yīng)用,教學(xué)目標(biāo)：1著重介紹指針與指針變量的概念；2指針類型變量的定義、賦值以及引用的方法；3指針與地址運(yùn)算符；4通過(guò)指針類型的變量去訪問(wèn)單一變量；5通過(guò)指針類型的變量去操作一維數(shù)組；6通過(guò)指針類型的變量去操作二維數(shù)組；7動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配的概念及應(yīng)用。,3,第五章指針的應(yīng)用,教學(xué)內(nèi)容：1掌握地址和指針的概念2掌握指針類型變量的定義、賦值以及引用的方法3掌握將一個(gè)變量或數(shù)組的地址賦給指針類型的變量4掌握指針操作相關(guān)的運(yùn)算符；5掌握通過(guò)指針類型的變量去訪問(wèn)單一變量；6掌握通過(guò)指針類型的變量去操作一維數(shù)組；7理解通過(guò)指針類型的變量去操作二維數(shù)組；8理解動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配的概念及應(yīng)用。,4,5.1指針的概述,例5.1.1閱讀如下程序：源程序清單：#includeusingnamespacestd;voidmain()inta;int*p;a=10;p=,5,5.1指針的概述,cout<<"a的值表示方法1："<<a<<endl;cout<<"a的值表示方法2："<<*p<<endl;cout<<"a的地址表示方法1："<<編程技巧：在源程序清單中，我們可以看到在操作變量a時(shí)，用了不同的兩種方法，一種就是用我們很習(xí)慣的變量名的方式操作，另一種就是本章要學(xué)習(xí)的新概念指針的方式操作。,6,5.1指針的概述,1指針是C+從C中繼承過(guò)來(lái)的重要的概念，它提供了一種較為直觀的地址操作的手段。正確地使用指針，可以方便、靈活而有效地組織和表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2利用指針可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和管理，可以更靈活地使用內(nèi)存空間。3為了理解指針，要先理解關(guān)于內(nèi)存地址的概念。計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器就像一個(gè)巨大的一維數(shù)組,每個(gè)數(shù)組元素就是一個(gè)存儲(chǔ)單元。就像數(shù)組中的每個(gè)元素都有一個(gè)下標(biāo)一樣,每個(gè)內(nèi)存單元都有一個(gè)編號(hào),這個(gè)編號(hào)就稱為內(nèi)存單元的地址。在微型計(jì)算機(jī)，地址編碼的基本單位是字節(jié)，每個(gè)字節(jié)是一個(gè)基本內(nèi)存單元。,7,5.1指針的概述,4在運(yùn)行一個(gè)程序時(shí),程序本身及其所用到的數(shù)據(jù)都要放在內(nèi)存儲(chǔ)器中。程序、函數(shù)、變量、常數(shù)、數(shù)組和對(duì)象等,在內(nèi)存儲(chǔ)器中都要占有一席之地。存放在內(nèi)存儲(chǔ)器中的程序和數(shù)據(jù)都有一個(gè)地址,用它們占用的那片存儲(chǔ)單元中的第一個(gè)存儲(chǔ)單元的地址表示。5在C+中，為某個(gè)變量、函數(shù)常數(shù)、數(shù)組和對(duì)象等分配內(nèi)存儲(chǔ)器的工作由編譯程序完成。計(jì)算機(jī)通過(guò)這種地址編號(hào)的方式來(lái)管理內(nèi)存數(shù)據(jù)讀寫的準(zhǔn)確定位。程序中聲明的變量是要占據(jù)一定的內(nèi)存空間的，不同的數(shù)據(jù)類型占用的字節(jié)數(shù)是不一樣的，例如：char型占1個(gè)字節(jié)，short型占2個(gè)字節(jié)，int型和long型都占4個(gè)字節(jié)。如圖5-1所示，表明了每一個(gè)內(nèi)存單元都有自己的地址，在地址所標(biāo)志的內(nèi)存單元中可用來(lái)存放數(shù)據(jù)，一般稱為內(nèi)存單元的內(nèi)容。,8,5.1指針的概述,9,6在C+程序中是如何從內(nèi)存單元中存取數(shù)據(jù)的呢(1)是通過(guò)變量名，稱為直接訪問(wèn)方式，直接對(duì)變量的存儲(chǔ)單元進(jìn)行存取訪問(wèn)。在變量獲得內(nèi)存空間的同時(shí)，變量名也就成為了相應(yīng)內(nèi)存空間的名稱，在變量的整個(gè)生存期內(nèi)都可以用這個(gè)名字訪問(wèn)該內(nèi)存空間，表現(xiàn)在程序語(yǔ)句中就是通過(guò)變量名存取變量?jī)?nèi)容。例如：例5.1.1中，用語(yǔ)句：cout<<"a的值表示方法1："<<a<<endl;來(lái)輸出變量a的值。,5.1指針的概述,10,(2)是通過(guò)地址，稱為間接訪問(wèn)方式，先找到存放變量的地址的變量，得到變量的地址，再根據(jù)變量的地址找到變量的存儲(chǔ)單元，對(duì)它進(jìn)行存取訪問(wèn)。例如：例5.1.1中，用語(yǔ)句：cout<<"a的值表示方法2："<<*p<<endl;來(lái)輸出變量a的值。(3)有時(shí)使用變量名不夠方便或者根本沒(méi)有變量可用，這時(shí)就需要直接用地址來(lái)訪問(wèn)內(nèi)存單元。例如，在不同的函數(shù)之間傳送大量數(shù)據(jù)時(shí)，如果不是傳遞變量值，而是只傳遞變量的地址，就會(huì)減小開銷，提高效率。如果是動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存單元，則根本就沒(méi)有名稱，這時(shí)只能通過(guò)地址訪問(wèn)。,5.1指針的概述,11,5.1指針的概述,1如何通過(guò)地址來(lái)操作呢？在C+中專門用一種數(shù)據(jù)類型，稱為“指針”數(shù)據(jù)類型來(lái)表示“地址”，指針實(shí)際上是某個(gè)內(nèi)存單元的首地址。一個(gè)變量在內(nèi)存空間中占用的地址就稱為該變量的“指針”。2程序中定義的任何變量、數(shù)組或函數(shù)等，在編譯時(shí)都會(huì)在內(nèi)存中分配一個(gè)確定的地址單元，即都有地址。C+規(guī)定：,12,(1)變量的地址可以用“*”表示該變量p為指針變量；且指針變量p只能操作整型數(shù)據(jù)。,5.2指針變量的定義、賦值及使用,15,2指針變量的初始化的常用形式：與變量定義一樣，定義好指針變量后也可以對(duì)它進(jìn)行初始化，指針變量可以初始化為0、NULL或一個(gè)地址。數(shù)值為0或者NULL的指針不指任何內(nèi)容。數(shù)值0是可以直接賦給指針變量的唯一整數(shù)值。(1)指針變量的初始化常用的第一種形式：在定義指針變量的同時(shí)進(jìn)行初始化賦值，一般格式如下：數(shù)據(jù)類型*指針名初始地址；,5.2指針變量的定義、賦值及使用,16,例如：inta=3;int*pa=,5.2指針變量的定義、賦值及使用,17,(3)使用時(shí)注意事項(xiàng)：指針的類型是它所指向變量的類型。已賦初值的指針可以初始化另一個(gè)指針變量。例如：q=p;由于p已經(jīng)有值，可以來(lái)初始化q。用變量地址作為初值時(shí)，該變量的定義必須在指針初始化之前定義。例如：例5.3.1中，inta=3;int*pa=變量的定義一定要在指針定義之前。,5.2指針變量的定義、賦值及使用,18,不能把常量或表達(dá)式的地址賦給指針變量。例如：P=,5.2指針變量的定義、賦值及使用,19,3使用時(shí)要注意指針與指針變量的區(qū)別：指針是內(nèi)存單元的地址，簡(jiǎn)稱地址。指針變量是用于存儲(chǔ)變量地址的變量。,5.2指針變量的定義、賦值及使用,20,1為了使用指針變量，要掌握兩個(gè)運(yùn)算符：(1)指針運(yùn)算符*，也稱為“間接訪問(wèn)”運(yùn)算符，是一個(gè)一元運(yùn)算符，表示指針變量所指向的變量的值。(2)取地址運(yùn)算符voidmain()intx,*p;x=3;p=,22,5.3通過(guò)指針變量訪問(wèn)單一變量,編程技巧：1程序中定義指針變量p,它的數(shù)據(jù)類型與它要操作的變量的數(shù)據(jù)類型一致，例5.5.1中同為int。2定義好指針變量p后，用賦值語(yǔ)句p=在該語(yǔ)句中，*p是一個(gè)int型指針，*在定義語(yǔ)句中，表示定義的是指針變量cout<<*p;在該語(yǔ)句中，*p是輸出指針p的內(nèi)容，*在執(zhí)行語(yǔ)句表示指針?biāo)笇?duì)象的內(nèi)容。(2)p=將變量x的地址賦給指針變量p，一定要先定義x，然后才能將變量x的地址賦給指針變量p，p有明確的指向后才能操作。,5.3通過(guò)指針變量訪問(wèn)單一變量,24,例5.5.2輸入a和b兩個(gè)整數(shù)，運(yùn)用指針技術(shù)按先大后小的順序輸出a和b。思路分析：輸入兩個(gè)整數(shù)，判斷誰(shuí)大誰(shuí)小，若a大輸出a，b；若a小輸出b，a。算法描述：,5.3通過(guò)指針變量訪問(wèn)單一變量,25,源程序清單：#include#includeusingnamespacestd;voidmain(void)inta,b;int*p1=,5.3通過(guò)指針變量訪問(wèn)單一變量,26,if(*p1<*p2)cout<<"按先大后小的順序輸出的a和b為:"<<*p2<<setw(4)<<*p1<<endl;elsecout<<"按先大后小的順序輸出的a和b為:"<<*p1<<setw(4)<<*p2<ai;/數(shù)組名和下標(biāo)來(lái)訪問(wèn)數(shù)組,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,29,for(i=0;i<10;i+)cout<<*(a+i);/數(shù)組名和指針運(yùn)算來(lái)訪問(wèn)數(shù)組for(p=a;p-a<10;p+)cout<<*p;/指針變量的移動(dòng)來(lái)訪問(wèn)數(shù)組p=a;for(i=0;i<10;i+)cout<<pi;/下標(biāo)表示法,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,30,編程技巧：1例中第一種方法操作數(shù)組時(shí)，使用數(shù)組名和下標(biāo)來(lái)訪問(wèn)數(shù)組，是第四章中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)和掌握的方法。2例中第二種方法操作數(shù)組時(shí)，使用數(shù)組名和指針運(yùn)算來(lái)訪問(wèn)數(shù)組，利用了數(shù)組名a是數(shù)組首地址，是一個(gè)地址常量，是數(shù)組第一個(gè)元素的地址，但數(shù)組名所代表的首地址只是一個(gè)指針常量，是固定的指針，我們不能對(duì)數(shù)組名賦予一個(gè)新的地址值，也不能使這指針常量“移動(dòng)”，指向數(shù)組的其它元素，要指向其它數(shù)組元素時(shí)，通過(guò)首地址加上一個(gè)值，使之指向其它的數(shù)組元素。例如：例5.6.1中就通過(guò)*(a+i)來(lái)指向數(shù)組中的第i個(gè)元素。,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,31,3例中第三種方法操作數(shù)組時(shí)，使用指針變量來(lái)訪問(wèn)數(shù)組，是利用指針變量可以賦新的地址值和使指針變量“移動(dòng)”而指向數(shù)組的其它元素。4例中第四種方法操作數(shù)組時(shí)，使用下標(biāo)表示法引用指針指向的數(shù)組元素，注意操作時(shí)，指針要指向數(shù)組的首地址。,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,32,1要使用指針變量來(lái)訪問(wèn)數(shù)組，關(guān)鍵是如何“移動(dòng)”指針變量，使指針變量指向具體要操作地?cái)?shù)組元素的地址，就需要掌握指針變量的算術(shù)運(yùn)算。指針與整數(shù)的加減運(yùn)算指針p加上或減去n，其意義是指針當(dāng)前指向位置的前方或后方第n個(gè)數(shù)據(jù)的地址。指針加一，減一運(yùn)算指向下一個(gè)或前一個(gè)數(shù)據(jù)。例如：y=*px+相當(dāng)于y=*(px+)*和+優(yōu)先級(jí)相同，自右向左結(jié)合,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,33,如：inta5=1,2,3,4,5；int*p；p=a；p+；p+=3；p-；指針變量值每自增一次指向后一個(gè)數(shù)組元素的內(nèi)存單元指針變量值每自減一次指向前一個(gè)數(shù)組元素的內(nèi)存單元,6.8指針的算術(shù)運(yùn)算,pa,34,兩指針相減：兩指針相減的結(jié)果是一個(gè)整數(shù)，等于兩指針指向的內(nèi)存單元之間的內(nèi)存單元的個(gè)數(shù)減1。例如：inta10,*p,*q,k;p=a;q=a+10;k=q-p;/k的值等于9,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,35,例5.6.3閱讀如下程序：源程序清單：#includeusingnamespacestd;voidmain()chara10="abcdefghi"char*p1,*p2;p1=a;p1+=2;p2=a+4;/指針變量p2，直接由數(shù)組名加上4，指向數(shù)組的第五個(gè)數(shù)組元素的內(nèi)存單元,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,36,if(p1<p2)cout<<“p1所指向的數(shù)組元素在p2所指向的數(shù)組元素前面！"<<endl;elsecout<<“p1所指向的數(shù)組元素在p2所指向的數(shù)組元素后面！"<<endl;p1+;p2-;if(p1=p2)cout<<“p1和p2同時(shí)指向數(shù)組中的同一個(gè)元素且元素值為："<<*p1<<endl;elsecout<<"p1和p2沒(méi)有指向數(shù)組中的同一個(gè)元素!"<<endl;,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,37,編程技巧：1在操作數(shù)組時(shí)，有時(shí)可能會(huì)用到兩個(gè)指針變量指向同一個(gè)數(shù)組，例如：在例5.6.3中，用p1和p2兩個(gè)指針變量指向同一個(gè)數(shù)組，此時(shí)兩個(gè)指針變量之間的可以進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算，其關(guān)系運(yùn)算的結(jié)果表明了這兩個(gè)指針變量所指向的數(shù)組元素的先后關(guān)系。(1)若p1=p2；表明p1和p2指向數(shù)組中的同一個(gè)數(shù)組元素；(2)若p1p2；表明p1所指向的數(shù)組元素在p2所指向的數(shù)組元素后面。例如：,5.4通過(guò)指針變量操作一維數(shù)組,38,例5.6.3中，第一次輸出時(shí)，p1*p;,指針應(yīng)用舉例,42,指針應(yīng)用舉例,p=a;for(i=0,j=10-1;i<j;i+,j-)temp=*(p+i);*(p+i)=*(p+j);*(p+j)=temp;for(p=a;p<a+10;p+)cout<<setw(4)<<*p;cout<<endl;return0;,43,指針應(yīng)用舉例,編程技巧：1定義指針變量操作一維數(shù)組，定義后把指針變量指向數(shù)組的首地址，用循環(huán)輸入各個(gè)數(shù)組元素的值。2再次使用指針變量操作數(shù)組前，必須要明確指針變量的指向，即指針變量再次指向數(shù)組的首地址，用語(yǔ)句“p=a;”實(shí)現(xiàn)。3利用了兩個(gè)變量i，j并賦初值后，用*(p+i)、*(p+j)分別取出數(shù)組中首尾元素的值進(jìn)行交換，然后使i+、j-分別再取出數(shù)組中第二個(gè)元素的值和倒數(shù)第二個(gè)元素的值進(jìn)行交換，直到交換完畢，即條件i<j不成立。,44,例5.6.5把一個(gè)整數(shù)插入到一個(gè)由小到大的有序數(shù)列中，并仍然保持由小到大的順序。思路分析：設(shè)有10個(gè)整數(shù)按由小到大的順序存放在a數(shù)組中，待插入的數(shù)存放在變量x中，如：10個(gè)有序數(shù)依次為：2468121617203040，待插入的數(shù)：x=11。要插入的數(shù)8<x=11apvoidmain(void)intn,j;strings1=""char*p;cout<<"輸入需要?jiǎng)h除末尾空格的字符串:"<<endl;getline(cin,s1);cout<<"未刪除末尾空格前的字符串為:"<<endl<<s1<<"字符串結(jié)束標(biāo)志！"<d;,55,cout>*pa;cout>e;cout>*pb;for(pa=a,pc=c;pa<a+d;pa+)for(pb=b;pb<b+e;pb+),應(yīng)用舉例,56,if(*pa=*pb)*pc+=*pa;f+;break;cout<<"交集c的各個(gè)元素依次為:"<<endl;for(pc=c;pc<c+f;pc+)cout<<setw(3)<d;cout>*pa;cout>e;cout>*pb;,應(yīng)用舉例,59,for(pa=a,pc=c;pa=a+d)*pc+=*pb;f+;cout<<"交集c的各個(gè)元素依次為:"<<endl;for(pc=c;pc<c+f;pc+)cout<<setw(3)<<*pc;,應(yīng)用舉例,60,5.5二維數(shù)組與指針,例5.12運(yùn)用指針的方法編程實(shí)現(xiàn)：輸出如下二維數(shù)組各元素的值。inta34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12源程序清單一：#include#includeusingnamespacestd;voidmain()inta34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,61,int*p;for(p=a0;p<a0+12;p+)if(p-a0)%4=0)cout<<endl;cout<<setw(4)<<*p;cout<<endl;,5.5二維數(shù)組與指針,62,源程序清單二：#include#includeusingnamespacestd;voidmain(void)inta34=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12;int*p3,i,j;for(i=0;i<3;i+)pi=ai;,5.5二維數(shù)組與指針,63,for(j=0;j<4;j+)cout<<setw(4)<<*(pi+j);cout<*(pi+j);,5.5二維數(shù)組與指針,67,for(i=0;i<5;i+)pi=ai;for(j=0;j<5;j+)if(i=j)sum=sum+*(pi+j);cout<<“方陣的對(duì)角線之和為：”<<sum<<endl;,5.5二維數(shù)組與指針,68,6.10存儲(chǔ)分配,靜態(tài)存儲(chǔ)分配：程序中，使用的變量和數(shù)組的類型、數(shù)目和大小是在編寫程序時(shí)由程序員分配確定下來(lái)的，因此在程序運(yùn)行時(shí)這些數(shù)據(jù)占據(jù)的存儲(chǔ)空間數(shù)也是一定的。這種存儲(chǔ)分配方法被稱為靜態(tài)存儲(chǔ)分配。缺點(diǎn)：在程序運(yùn)行時(shí)，無(wú)法根據(jù)具體情況靈活調(diào)整存儲(chǔ)分配情況。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配：在程序運(yùn)行過(guò)程中按照實(shí)際需要申請(qǐng)適量的內(nèi)存單元，使用結(jié)束后還可以釋放，這種存儲(chǔ)分配方法被稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配。,69,運(yùn)算符new的功能是動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存形式為：=new；或=new(初值)；=new;為數(shù)組申請(qǐng)內(nèi)存運(yùn)算符delete用于釋放先前申請(qǐng)到的內(nèi)存單元形式為：delete；,6.10存儲(chǔ)分配,70,例int*ptr=newint(5);deleteptr;float*ptr=newfloat(2);例：#includeintmain()intx,*ptr=newint(5);inti;x=*ptr;cout<<x<<*ptr<<endl;,6.10存儲(chǔ)分配,71,deleteptr;ptr=newint10;for(i=0;i<10;i+)*ptr=i;cout<<*ptr<<endl;ptr+;return0;,6.10存儲(chǔ)分配,72,6.11指針與引用的區(qū)別,引用是一種特殊類型的變量，可以被認(rèn)為是另一個(gè)變量的別名。而指針是存儲(chǔ)單元的地址。引用運(yùn)算符“/執(zhí)行語(yǔ)句,73,例1：引用作參數(shù)#includevoidswap(int,6.11指針與引用的區(qū)別,74,voidswap(int,6.11指針與引用的區(qū)別,75,例2指針作參數(shù)#includevoidswap(int*a,int*b);voidmain(void)intx(5),y(10);cout<<"x="<<x<<"y="<<y<<endl;swap(,6.11指針與引用的區(qū)別,76,voidswap(int*a,int*b)intt;t=*a;*a=*b;*b=t;,6.11指針與引用的區(qū)別,