指针与数组是C语言中很重要的两个概念,它们之间有着密切的关系,利用这种关系,可以增强处理数组的灵活性,加快运行速度,本文着重讨论指针与数组之间的联系及在编程中的应用。
1.指针与数组的关系
当一个指针变量被初始化成数组名时,就说该指针变量指向了数组。如:
char str[20], *ptr;
ptr=str;
ptr被置为数组str的第一个元素的地址,因为数组名就是该数组的首地址,也是数组第一个元素的地址。此时可以认为指针ptr就是数组str(反之不成立),这样原来对数组的处理都可以用指针来实现。如对数组元素的访问,既可以用下标变量访问,也可以用指针访问。
2.指向数组元素的指针
若有如下定义:
int a[10], *pa;
pa=a;
则p=&a[0]是将数组第1个元素的地址赋给了指针变量p。
实际上,C语言中数组名就是数组的首地址,所以第一个元素的地址可以用两种方法获得:p=&a[0]或p=a。
这两种方法在形式上相像,其区别在于:pa是指针变量,a是数组名。值得注意的是:pa是一个可以变化的指针变量,而a是一个常数。因为数组一经被说明,数组的地址也就是固定的,因此a是不能变化的,不允许使用a++、++a或语句a+=10,而pa++、++pa、pa+=10则是正确的。由此可见,此时指针与数组融为一体。
3.指针与一维数组
理解指针与一维数组的关系,首先要了解在编译系统中,一维数组的存储组织形式和对数组元素的访问方法。
一维数组是一个线形表,它被存放在一片连续的内存单元中。C语言对数组的访问是通过数组名(数组的起始地址)加上相对于起始地址的相对量(由下标变量给出),得到要访问的数组元素的单元地址,然后再对计算出的单元地址的内容进行访问。通常把
数据类型所占单元的字节个数称为扩大因子。
实际上编译系统将数组元素的形式a[i]转换成*(a+i),然后才进行运算。对于一般数组元素的形式:<数组名>[<下标
表达式>],编译程序将其转换成:*(<数组名>+<下标表达式>),其中下标表达式为:下标表达式*扩大因子。整个式子计算结果是一个内存地址,最后的结果为:*<地址>=<地址所对应单元的地址的内容>。由此可见,C语言对数组的处理,实际上是转换成指针地址的运算。
数组与指针暗中结合在一起。因此,任何能由下标完成的操作,都可以用指针来实现,一个不带下标的数组名就是一个指向该数组的指针。
4.指针与多维数组
用指针变量可以指向一维数组,也可以指向多维数组。但在概念上和使用上,多维数组的指针比一维数组的指针要复杂一些。
例如,在一个三维数组中,引用元素c[i][j][k]的地址计算最终将换成:*(*(*(c+i)+j)+k)。了解了多维数组的存储形式和访问多维数组元素的内部转换公式后,再看当一个指针变量指向多维数组及其元素的情况。
1 指向数组元素的指针变量
若有如下说明:
int a[3][4];
int *p;
p=a;
p是指向
整型变量的指针;p=a使p指向整型
二维数组a的首地址。
*(*(p+1)+2)表示取a[1][2]的内容;*p表示取a[0][1]的内容,因为p是指向整型变量的指针;p++表示p的内容加1,即p中存放的地址增加一个整型量的字节数2,从而使p指向下一个整型量a[0][1]。
2 指向由j个整数组成的一维数组的指针变量
当指针变量p不是指向整型变量,而是指向一个包含j个元素的一维数组。如果p=a[0],则p++不是指向a[0][1],而是指向a[1]。这时p的增值以一维数组的长度为单位。
5.指针与字符数组
C语言中许多
字符串操作都是由指向字符数组的指针及指针的运算来实现的。因为对于字符串来说,一般都是严格的顺序存取方式,使用指针可以打破这种存取方式,更为灵活地处理字符串。
另外由于字符串以′\0′作为结束符,而′\0′的ASCII码是0,它正好是C语言的逻辑假值,所以可以直接用它作为判断字符串结束的条件,而不需要用字符串的长度来判断。C语言中类似的字符串处理函数都是用指针来完成,使程序运行速度更快、效率更高,而且更易于理解。