C++指針的應(yīng)用
C++指針?文章中我們介紹了指針的基本概念和應(yīng)用簡介。我們有提到指針可以使用在鏈表、隊(duì)列和二叉樹，等等。但是這些都會(huì)比較復(fù)查，后面"數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)” 時(shí)，我們會(huì)用專門的章節(jié)來講解這些知識(shí)。
這篇文章，詳細(xì)的探討一下指針和其他關(guān)聯(lián)的具體應(yīng)用。
1. 指針和數(shù)組的關(guān)系?
在C語言中，指針與數(shù)組之間的關(guān)系十分密切。實(shí)際上，許多可以用數(shù)組完成的工作都可以使用指針來完成。一般來說，用指針編寫的程序比用數(shù)組編寫的程序執(zhí)行速度快，但另一方面，用指針實(shí)現(xiàn)的程序理解起來稍微困難一些。
我們先聲明一個(gè)數(shù)組：
int a[10];// 聲明一個(gè)int類型的數(shù)組，這個(gè)數(shù)組有10個(gè)元素我們可以用 a[0]、a[1]、...、a[9] 來表示這個(gè)數(shù)組中的10個(gè)元素，這10個(gè)元素是存儲(chǔ)在一段連續(xù)相鄰的內(nèi)存區(qū)域中的。
接下來，我們再聲明一個(gè)指針：
int *p; // 聲明一個(gè)int類型的指針變量p 是一個(gè)指針變量，指向內(nèi)存中的一個(gè)區(qū)域。如果我們對(duì)指針 p 做如下的初始化：
p = &a[0]; // 對(duì)指針進(jìn)行初始化，p將指向數(shù)組 a 的第 1 個(gè)元素 a[0]我們知道，對(duì)指針進(jìn)行自增操作會(huì)讓指針指向與當(dāng)前元素相鄰的下一個(gè)元素，即 *(p + 1) 將指向 a[1] ；同樣的， *(p + i) 將指向 a[i] 。因此，我們可以使用該指針來遍歷數(shù)組 a[10] 的所有元素?？梢钥吹?，數(shù)組下標(biāo)與指針運(yùn)算之間的關(guān)系是一一對(duì)應(yīng)的。而根據(jù)定義，數(shù)組類型的變量或表達(dá)式的值是該數(shù)組第 1 個(gè)元素的地址，且數(shù)組名所代表的的就是該數(shù)組第 1 個(gè)元素的地址，故，上述賦值語句可以直接寫成：
p = a; // a 為數(shù)組名，代表該數(shù)組最開始的一個(gè)元素的地址很顯然，一個(gè)通過數(shù)組和下標(biāo)實(shí)現(xiàn)的表達(dá)式可以等價(jià)地通過指針及其偏移量來實(shí)現(xiàn)，這就是數(shù)組和指針的互通之處。但有一點(diǎn)要明確的是，數(shù)組和指針并不是完全等價(jià)，指針是一個(gè)變量，而數(shù)組名不是變量，它數(shù)組中第 1 個(gè)元素的地址，數(shù)組可以看做是一個(gè)用于保存變量的容器。更直接的方法，我們可以直接看二者的地址，并不一樣：
int main(){int x[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};int *p = x;printf("x的地址為：%p\n",x);printf("x[0]的地址為：%p\n",&x[0]);printf("p的地址為：%p\n",&p); // 打印指針 p 的地址，并不是指針?biāo)赶虻牡胤降牡刂?/span>p += 2;printf("*(p+2)的值為：%d\n",*p); // 輸出結(jié)果為 3，*(p+2)指向了 x[2]return 0;}
結(jié)果如下：
可以看到， x 的值與 x[0] 的地址是一樣的，也就是說數(shù)組名即為數(shù)組中第 1 個(gè)元素的地址。實(shí)際上，打印 &x 后發(fā)現(xiàn)，x 的地址也是這個(gè)值。而 x 的地址與指針變量 p 的地址是不一樣的。故而數(shù)組和指針并不能完全等價(jià)。
2. 指針數(shù)組
指針是一個(gè)變量，而數(shù)組是用于存儲(chǔ)變量的容器，因此，指針也可以像其他變量一樣存儲(chǔ)在數(shù)組中，也就是指針數(shù)組。指針數(shù)組是一個(gè)數(shù)組，數(shù)組中的每一個(gè)元素都是指針。聲明一個(gè)指針數(shù)組的方法如下：
// 聲明一個(gè)指針數(shù)組，該數(shù)組有10個(gè)元素，其中每個(gè)元素都是一個(gè)指向int類型的指針int?*p[10];
在上述聲明中，由于 [] 的優(yōu)先級(jí)比 * 高，故 p 先與 [] 結(jié)合，成為一個(gè)數(shù)組 p[]；再由 int * 指明這是一個(gè) int 類型的指針數(shù)組，數(shù)組中的元素都是 int 類型的指針。數(shù)組的第 i 個(gè)元素是 *p[i]，而 p[i] 是一個(gè)指針。由于指針數(shù)組中存放著多個(gè)指針，操作靈活，在一些需要操作大量數(shù)據(jù)的程序中使用，可以使程序更靈活快速。
3. 數(shù)組指針
數(shù)組指針是一個(gè)指針，它指向一個(gè)數(shù)組。聲明一個(gè)數(shù)組指針的方法如下：
int (*p)[10]; // 聲明一個(gè)數(shù)組指針 p ，該指針指向一個(gè)數(shù)組由于 () 的優(yōu)先級(jí)最高，所以 p 是一個(gè)指針，指向一個(gè) int 類型的一維數(shù)組，這個(gè)一維數(shù)組的長度是 10，這也是指針 p 的步長。也就是說，執(zhí)行 p+1 時(shí)，p 要跨過 n 個(gè) int 型數(shù)據(jù)的長度。數(shù)組指針與二維數(shù)組聯(lián)系密切，可以用數(shù)組指針來指向一個(gè)二維數(shù)組，如下：
int main(){int arr[2][3] = {1,2,3,4,5,6}; // 定義一個(gè)二維數(shù)組并初始化int (*p)[3]; // 定義一個(gè)數(shù)組指針，指針指向一個(gè)含有3個(gè)元素的一維數(shù)組p = arr; // 將二維數(shù)組的首地址賦給 p，此時(shí) p 指向 arr[0] 或 &arr[0][0]printf("%d\n",(*p)[0]); // 輸出結(jié)果為 1p++; // 對(duì) p 進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，此時(shí) p 將指向二維數(shù)組的下一行的首地址，即 &arr[1][0]printf("%d\n",(*p)[1]); // 輸出結(jié)果為5return 0;}?
4. 結(jié)構(gòu)體和指針
1） 簡單介紹一下結(jié)構(gòu)體
結(jié)構(gòu)是一個(gè)或多個(gè)變量的集合，這些變量可能為不同的類型，為了處理的方便而將這些變量組織在一個(gè)名字之下。由于結(jié)構(gòu)將一組相關(guān)的變量看做一個(gè)單元而不是各自獨(dú)立的實(shí)體，因此結(jié)構(gòu)有助于組織復(fù)雜的數(shù)據(jù)，特別是在大型的程序中。聲明一個(gè)結(jié)構(gòu)的方式如下：
struct message{ // 聲明一個(gè)結(jié)構(gòu) messagechar name[10]; // 成員int age;int score;};typedef struct message s_message; // 類型定義符 typedefs_message mess = {"tongye",23,83}; // 聲明一個(gè) struct message 類型的變量 mess,并對(duì)其進(jìn)行初始化/* 另一種更簡便的聲明方法 */typedef struct{char name[10];int age;int score;}message;
可以使用?“結(jié)構(gòu)名.成員” 的方式來訪問結(jié)構(gòu)中的成員，如下：
2） 結(jié)構(gòu)體指針
結(jié)構(gòu)指針是指向結(jié)構(gòu)的指針，以上面的結(jié)構(gòu)為例，可以這樣定義一個(gè)結(jié)構(gòu)指針：
s_message *p; // 聲明一個(gè)結(jié)構(gòu)指針 p ，該指針指向一個(gè) s_message 類型的結(jié)構(gòu)*p = &mess; // 對(duì)結(jié)構(gòu)指針的初始化與普通指針一樣，也是使用取地址符 &
C語言中使用?“->” 操作符來訪問結(jié)構(gòu)指針的成員，舉個(gè)例子：
typedef struct{char name[10];int age;int score;}message;int main(){message mess = {"tongye",23,83};message *p = &mess;printf("%s\n",p->name); // 輸出結(jié)果為：tongyeprintf("%d\n",p->score); // 輸出結(jié)果為：83return 0;}?
5. 指針和函數(shù)的關(guān)系
C語言的所有參數(shù)均是以“傳值調(diào)用”的方式進(jìn)行傳遞的，這意味著函數(shù)將獲得參數(shù)值的一份拷貝。這樣，函數(shù)可以放心修改這個(gè)拷貝值，而不必?fù)?dān)心會(huì)修改調(diào)用程序?qū)嶋H傳遞給它的參數(shù)。?
1） 指針作為函數(shù)的參數(shù)
傳值調(diào)用的好處是是被調(diào)函數(shù)不會(huì)改變調(diào)用函數(shù)傳過來的值，可以放心修改。但是有時(shí)候需要被調(diào)函數(shù)回傳一個(gè)值給調(diào)用函數(shù)，這樣的話，傳值調(diào)用就無法做到。為了解決這個(gè)問題，可以使用傳指針調(diào)用。指針參數(shù)使得被調(diào)函數(shù)能夠訪問和修改主調(diào)函數(shù)中對(duì)象的值。用一個(gè)例子來說明：
// 參數(shù)為普通的 int 變量void swap1(int a,int b){int temp;temp = a;a = b;b = temp;}// 參數(shù)為指針，接受調(diào)用函數(shù)傳遞過來的變量地址作為參數(shù)，對(duì)所指地址處的內(nèi)容進(jìn)行操作// 最終結(jié)果是，地址本身并沒有改變，但是這一地址所對(duì)應(yīng)的內(nèi)存段中的內(nèi)容發(fā)生了變化，即x,y的值發(fā)生了變化void swap2(int *a,int *b){int temp;temp = *a;*a = *b;*b = temp;}int main(){int x = 1,y = 2;swap1(x,y); // 將 x,y 的值本身作為參數(shù)傳遞給了被調(diào)函數(shù)printf("%d %5d\n",x,y); // 輸出結(jié)果為：1 2swap(&x,&y); // 將 x,y 的地址作為參數(shù)傳遞給了被調(diào)函數(shù)printf("%d %5d\n",x,y); // 輸出結(jié)果為：2 1return 0;}
2） 指向函數(shù)的指針
在C語言中，函數(shù)本身不是變量，但是可以定義指向函數(shù)的指針，也稱作函數(shù)指針，函數(shù)指針指向函數(shù)的入口地址。這種類型的指針可以被賦值、存放在數(shù)組中、傳遞給函數(shù)以及作為函數(shù)的返回值等等。聲明一個(gè)函數(shù)指針的方法如下：
返回值類型 （* 指針變量名）（[形參列表]）;
int (*pointer)(int *,int *); // 聲明一個(gè)函數(shù)指針上述代碼聲明了一個(gè)函數(shù)指針 pointer ，該指針指向一個(gè)函數(shù)，函數(shù)具有兩個(gè) int * 類型的參數(shù)，且返回值類型為 int。下面的代碼演示了函數(shù)指針的用法：
// 聲明一個(gè)函數(shù) str_comp，該函數(shù)有兩個(gè) const char 類型的指針，函數(shù)的返回值為 int 類型int str_comp(const char *m,const char *n);// 聲明一個(gè)函數(shù) comp ,注意該函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)，是一個(gè)函數(shù)指針void comp(char *a,char *b,int (*prr)(const char *,const char*));int main(){char str1[20]; // 聲明一個(gè)字符數(shù)組char str2[20];// 聲明并初始化一個(gè)函數(shù)指針，且返回值為 int 類型int (*p)(const char *,const char *) = str_comp;gets(str1); // 使用 gets() 函數(shù)從 I/O 讀取一行字符串gets(str2);comp(str1,str2,p); // 函數(shù)指針 p 作為參數(shù)傳給 comp 函數(shù)return 0;}int str_comp(const char *m,const char *n){// 庫函數(shù) strcmp 用于比較兩個(gè)字符串if(strcmp(m,n) == 0)return 0;elsereturn 1;}/* 函數(shù) comp 接受一個(gè)函數(shù)指針作為它的第三個(gè)參數(shù) */void comp(char *a,char *b,int (*prr)(const char *,const char*)){if((*prr)(a,b) == 0)printf("str1 = str2\n");elseprintf("str1 != str2\n");}