c 程式設計指標 - 國立中興大學hwtseng/visualcpp_slide/point.pdf · 課程大綱...

C 程式設計—指標

課程大綱

C語言簡介基本資料型態, 變數, 基本輸入輸出控制敘述-選擇控制與重覆控制陣列

函式

指標

字元與字串

結構

檔案處理

本次上課大綱

指標與記憶體位址

指標運算

函式的傳指標呼叫

指標和陣列

指標與函式

多重指標

main函式的引數串列與回傳值動態記憶體配置

什麼是指標（pointer)

指標一種變數

儲存記憶體位置

儲存在該記憶體中的可能是字元, 整數,指標本身變數的位置

程式可以間接取得該指標所指位址的變數值

指標節省記憶體空間

減少不必要的搬動

使用不當的話, 造成系統或程式嚴重的錯誤

存取記憶體內容

宣告指標變數 (1)

指標的宣告方式與變數的宣告方式相同, 只不過指標在變數前面多加一個 *

資料型態 *指標變數名稱int *int_ptr;char *ch_ptr;float *float_ptr;double *double_ptr;

宣告指標變數 (2)

int i=3;int *ptr;ptr=&i;

1012

3

1000

1004

1008

1012

ptr是一個指向整數型態的指標, 內容為該整數的位址

i是一個整數, 內容為3, 與*ptr的值一樣

記憶體位址

取址運算子與指標運算子(1)

&是取址運算子用來取得該變數在記憶體的位址

&變數名稱

int i=3;int *ptr;ptr=&i;

1012

3

1000

1004

1008

1012

記憶體位址 ptr是一個整數指標

*ptr取得該指標的內容值

&i取得該整數在記憶體中的位址

i是一個整數

取址運算子與指標運算子(2)

*是指標運算子用來取得指標所指向位址的內容值

*指標變數名稱

int i;int *p;p=&i;

*p=50

記憶體位址記憶體位址

1012

50

1012

??

10001000

10041004

10081008

10121012

練習時間

每一種資料型態的指標變數在32位元的作業系統環境中都佔用4個bytes，因為指標變數存放的是記憶體位址

比較輸出指標的位址與值.

指標運算 (1)

指定運算錯誤:int *p=10; 正確:

int x=10;int *p=&x;Int *p = (int *)10;

加減運算

比較運算

差值運算

變數

int x = 10;

指標變數

int *x = (int *)10;

x 10 *x10&x x

指標運算 (2)

加減運算

只能加常數值

將指標變數內容『加1』依據指標指向的資料型態所佔用的記憶體單位大小，來決定移動多少個位址（加1代表加1個單位），以便指向正確的下一筆同樣資料類型的資料。

例子

int *p,*q;

p=p+q; /* 不合法 */

指標運算 (3)

比較運算

相同型態的指標變數可以做比較運算，藉由比較運算，我們可以得知記憶體位址的先後關係

較早配置記憶體的變數位於較高的記憶體位址

例子

指標運算 (4)

差值運算

兩個相同資料型態的指標變數可以做減法運算

代表兩個記憶體位址之間的可存放多少個該資料型態的資料

例子

傳址呼叫 (1)

傳值呼叫

call by value

傳址呼叫

call by address

1 /* Fig. 7.6: fig07_06.c 2 Cube a variable using call-by-value */ 3 #include 4

5 int cubeByValue( int n ); /* prototype */ 6

7 int main() 8 { 9 int number = 5; /* initialize number */ 10

11 printf( "The original value of number is %d", number ); 12 13 /* pass number by value to cubeByValue */ 14 number = cubeByValue( number ); 15

16 printf( "\nThe new value of number is %d\n", number ); 17

18 return 0; /* indicates successful termination */ 19

20 } /* end main */ 21

22 /* calculate and return cube of integer argument */ 23 int cubeByValue( int n ) 24 { 25 return n * n * n; /* cube local variable n and return result */ 26 27 } /* end function cubeByValue */

Copyright 1992-2004 by Deitel & Associates, Inc. and Pearson Edition Inc. All right Reserved.

The original value of number is 5The new value of number is 125


int main()

{

int number = 5;

number=cubeByValue(number);

}

int cubeByValue( int n )

{

return n * n * n;

}

number

5

n

Before main calls cubeByValue :

undefined

After cubeByValue receives the call:

int main()

{

int number = 5;

number = cubeByValue( number );

}


{

return n * n * n;

}

number

5

n

5

After cubeByValue cubes parameter n and before

125


{

return n * n * n;

}

int main()

{

int number = 5;


}

n

cubeByValue returns to main :

5

number

5

Analysis of a typical call-by-value. (Part 1 of 2.)

125

int main()

{

int number = 5;


}

int cubeByValue( int n ){

return n * n * n;

}

number

5

n

After cubeByValue returns to main and before assigning the result to number :

undefined

125125

int main()

{

int number = 5;


}


{

return n * n * n;

}

number

125

n

After main completes the assignment to number :

undefined

Analysis of a typical call-by-value. (Part 2 of 2.)

1 /* Fig. 7.7: fig07_07.c 2 Cube a variable using call-by-reference with a pointer argument */ 3

4 #include 5

6 void cubeByReference( int *nPtr ); /* prototype */ 7

8 int main() 9 { 10 int number = 5; /* initialize number */ 11

12 printf( "The original value of number is %d", number ); 13 14 /* pass address of number to cubeByReference */ 15 cubeByReference( &number ); 16

17 printf( "\nThe new value of number is %d\n", number ); 18


21 } /* end main */ 22

23 /* calculate cube of *nPtr; modifies variable number in main */ 24 void cubeByReference( int *nPtr ) 25 { 26 *nPtr = *nPtr * *nPtr * *nPtr; /* cube *nPtr */ 27 } /* end function cubeByReference */

傳入變數位址

將變數改為指標型態

傳入型態為指標


The original value of number is 5The new value of number is 125


void cubeByReference( int *nPtr ){

*nPtr = *nPtr * *nPtr * *nPtr;

}

int main()

{

int number = 5;

cubeByReference( &number );

}



}

int main()

{

int number = 5;


}

number

5

nPtr

number

5

nPtr

Before main calls cubeByReference :

After cubeByReference receives the call and before *nPtr is cubed:

undefined

call establishes this pointer

125



}

int main()

{

int number = 5;


}

number

125

nPtr

After *nPtr is cubed and before program control returns to main :

called function modifies caller’s variable

Analysis of a typical call-by-reference with a pointer argument.

練習時間#include

void swap(int *,int *);

int main(){

int i,j;

i=1,j=2;swap(&i,&j);printf("%d %d",i,j);

}

void swap(int *p,int *q){

int temp;

temp=*p,*p=*q;*q=temp;}

SWAP

傳址呼叫 (2)

傳值呼叫傳址呼叫

指標與陣列

int array[10]; 我們以陣列名為array代表陣列的起始位址, 以array+1表示下一個位址.

當宣告指標時, int *ptr; 則以ptr代表其位址, 以ptr+1代表下一個位址.

陣列其實也是指標的一種應用.

1 /* Fig. 7.20: fig07_20.cpp 2 Using subscripting and pointer notations with arrays */ 3

4 #include 5

6 int main() 7 { 8 int b[] = { 10, 20, 30, 40 }; /* initialize array b */ 9 int *bPtr = b; /* set bPtr to point to array b */ 10 int i; /* counter */ 11 int offset; /* counter */ 12

13 /* output array b using array subscript notation */ 14 printf( "Array b printed with:\nArray subscript notation\n" ); 15

16 /* loop through array b */ 17 for ( i = 0; i < 4; i++ ) { 18 printf( "b[ %d ] = %d\n", i, b[ i ] ); 19 } /* end for */ 20

21 /* output array b using array name and pointer/offset notation */ 22 printf( "\nPointer/offset notation where\n" 23 "the pointer is the array name\n" ); 24


25 /* loop through array b */ 26 for ( offset = 0; offset < 4; offset++ ) { 27 printf( "*( b + %d ) = %d\n", offset, *( b + offset ) ); 28 } /* end for */ 29

30 /* output array b using bPtr and array subscript notation */ 31 printf( "\nPointer subscript notation\n" ); 32

33 /* loop through array b */ 34 for ( i = 0; i < 4; i++ ) { 35 printf( "bPtr[ %d ] = %d\n", i, bPtr[ i ] ); 36 } /* end for */ 37

38 /* output array b using bPtr and pointer/offset notation */ 39 printf( "\nPointer/offset notation\n" ); 40

41 /* loop through array b */ 42 for ( offset = 0; offset < 4; offset++ ) { 43 printf( "*( bPtr + %d ) = %d\n", offset, *( bPtr + offset ) ); 44 } /* end for */ 45


48 } /* end main */


Program Output

Array b printed with:Array subscript notationb[ 0 ] = 10b[ 1 ] = 20b[ 2 ] = 30b[ 3 ] = 40

Pointer/offset notation wherethe pointer is the array name*( b + 0 ) = 10*( b + 1 ) = 20*( b + 2 ) = 30*( b + 3 ) = 40

Pointer subscript notationbPtr[ 0 ] = 10bPtr[ 1 ] = 20bPtr[ 2 ] = 30bPtr[ 3 ] = 40

Pointer/offset notation*( bPtr + 0 ) = 10*( bPtr + 1 ) = 20*( bPtr + 2 ) = 30*( bPtr + 3 ) = 40


練習時間

陣列其實也是指標的一種應用.如果用array++會怎樣?

使用指標控制陣列.如果用ptr++會怎樣?

指標與二維陣列

例子

int array[3][4], *ptr;ptr=(int *)array;array[1][2] 跟 ptr[3*1+2]的比較

(*(array+1))[1]跟*((array+1)[1])的比較

多重指標與二維陣列

例子

指標陣列

陣列裡面所包含的元素都是指標.指標陣列型態

int *int_ptr[10]; // 整數指標陣列float *float_ptr[10];double *double_ptr[10];char *str[10];

例子:

指標與函數

函數的名稱與陣列的名稱一樣, 都代表著起始位址, 同時也是一個指標的常數, 因此函數指標可做如下的宣告:

void (*func)(void);

例子:傳回整數的指標函數:如果把程式中第9行的 *func(i) 變成 func(i)的話, 會怎樣?

指標的指標 (1)

int * ptr; /* 指標 */int ** ptr; /* 指向指標的指標 */int *** ptr; /* 三層指標變數 */

ptr *ptr **ptr位址位址整數值

雙重指標

指標的指標 (2)

指標的指標 (3)

使用多重指標（指標的指標）將九九乘法表的乘法結果儲存在9*9的二維整數陣列，並將陣列的資料列印出來

陣列表示法指標表示法

array[i][j] *(*(array+i)+j)

問題:

請問下列程式的執行結果

#include #include int main(){

int x[5]={2,4,6,8,10},*p,**pp;p=x;pp=&p;printf("%d\n",*(p));p++;printf("%d\n",**pp);system("pause");return 0;

}

main()的argc與argv

定義方式一

int main(int argc,char *argv[])定義方式二：

int main(int argc,char argv[][]) /* 使用二維字元陣列（字串陣列） */定義方式三：

int main(int argc,char **argv) /* 使用指標的指標 */

argc表示命令列中參數字串的個數.

argv表示指向命令列中所有參數字串的指標.

例子

動態記憶體配置

使用在某些陣列大小無法於事先決定的情況

C語言不能宣告一個陣列大小為變數的陣列需要用多少記憶體空間，就向系統要多少記憶體空間

於執行過程中配置一個適當大小的記憶體空間給指標，接著藉由這個指標來存取分配到的記憶體空間內的資料

配置記憶體函式－malloc( )

標頭檔：

#include #include 語法：void *malloc(size_t size);功能：動態配置記憶體

範例char *ptr;

ptr = (char *)malloc(sizeof(char)*9);

釋放記憶體函式－free( )

標頭檔：

#include #include 語法：void free(void *ptr);功能：釋放記憶體

範例：

Free(ptr);

我們透過malloc函式取得的記憶體，可以於不需再使用的狀況下，透過free函式將之歸還給系統

今天學到了什麼

什麼是指標

如何使用指標運算

如何使用函式的傳指標呼叫

如何使用指標和陣列

如何使用指標與函式

如何使用多重指標

如何使用main函式的引數串列與回傳值如何使用動態記憶體配置

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