07 c++程序设计--指针与字符串

1 .第六讲 指针与字符串 —— 为什么 指针 —— 持久动态内存分配 —— 字符串 ( 字符数组 )

2 .2 指 针 什么是指针 指针的定义与运算 指针与一 维（二维）数组 指针数组 指针与引用 指针与函数

3 .3 指针定义 什么是指针 指针变量，简称指针，用来存放其它变量的 内存地址 指针的定义 类型标识符 * 指针变量名 声明一个指针类型的变量，星号后面可以留空格 类型标识符 表示该指针 所指向的对象 的数据类型，即该指针所代表的内存单元所能存放的数据的类型 Tips ： 变量为什么要声明？ 1) 分配内存空间 ; 2) 限定变量能参与的运算及运算规则。 Tips ： 内存空间的访问方式： 1) 变量名 ; 2) 内存地址，即指针。

4 .4 指针运算 指针的两个基本运算 提取变量的内存地址： & 提取指针所指向的变量的值： * 地址运算符： & & 变量名 // 提取变量在内存中的存放地址 此时，我们通常称这里的 px 是指向 x 的指针 注意：指针的类型必须与其指向的对象的类型一致 例： int x=3; int * px; // 定义指针 px px=&x; // 将 x 的地址赋给指针 px

5 .5 指针运算 指针运算符： * 指针变量名 // 提取指针变量所指向的对象的值 例： int x; int * px; // 声明指针变量，星号后面可以有空格！ px=&x; *px = 3; // 等价于 x = 3 ，星号后面不能有空格！ ex06_pointer_01.cpp * 在使用指针时，我们通常关心的是指针指向的元素！ 初始化：声明指针变量时，可以赋初值 例： int x = 3; int * px = &x; // 指针的值只能是某个变量的地址

6 .6 空指针 void 类型的指针 void * 指针名 void 类型的指针可以指向任何类型的对象的地址 不允许使用 void 指针操纵它所指向的对象！ 通过 显式类型转换 ，可以访问 void 类型指针所指向的对象。 int x = 3; int * px ; void * pv ; pv = &x; // OK, void 型指针指向整型变量 px = ( int *) pv ; // OK ，使用 void 型指针时需要强制类型转换 例：

7 .7 指针赋值 指针可能的取值 一个有效的指针只有三种取值： (1) 一个对象的地址； (2) 指向某个对象后面的对象； (3) 值为 0 或 NULL （空指针）。 没有 初始化 或 赋值 的指针是 无效的指针 ， 引用无效指针会带来难以预料的问题！ 指针赋值：只能使用以下四种类型的值 (1) 0 或者值为 0 的常量，表示空指针； (2) 类型匹配的对象的地址； (3) 同类型的另一有效指针； (4) 另一个对象的下一个 地址（相对位置）。 int x=3; int * px =&x; Int * py =&x+1; int * pi; pi=0; // OK pi=NULL; // OK

8 .8 指针与常量 指向常量的指针 const int a = 3; int * pa = &a; // ERROR const int * cpa = &a; // OK 指向 const 对象（常量）的指针必须用 const 声明！ 这里的 const 限定了指针所指对象的属性，不是指针本身的属性！ const int a = 3; int b = 5; const int * cpa = &a; // OK *cpa = 5; // ERROR cpa = &b; // OK *cpa = 9; // ERROR b = 9; // OK 允许把非 const 对象的地址赋给 指向 const 的指针 ； 但不允许使用 指向 const 的指针 来修改它所指向的对象的值！ 指向 const 的指针所指对象的值并 不一定不能修改 ！ ex06_pointer_const.cpp const 类型标识符 * 指针名

9 .9 指针与常量 常量指针，简称常指针 int a = 3, b = 5; int * const pa = &a; // OK pa = &b; // ERROR 常量指针： 指针本身的值不能修改 类型标识符 * const 指针名 指向 const 对象的 const 指针 const 类型标识符 * const 指针名 指针本身的值不能修改，其指向的对象的值也不能修改

10 .10 指针算术运算 int * pa; int k ； pa + k --> pa 所指的当前位置之后第 k 个元素的地址 pa - k --> pa 所指的当前位置之前第 k 个元素的地址 指针可以和整数或整型变量进行加减运算， 且运算规则与指针的类型相关！ 在指针上加上或减去一个整型数值 k ，等效于获得一个新指针，该指针指向原来的元素之后或之前的第 k 个元素 指针的算术运算通常是与 数组 的使用相联系的 一个指针可以加上或减去 0 ，其值不变 int * pa; int k ； pa++ --> pa 所指的当前位置之后的元素的地址 pa-- --> pa 所指的当前位置之前的元素的地址

11 .11 指针算术运算 pa pa-2 pa-1 pa+1 pa+2 pa+3 * (pa-2) * pa * (pa+1) * (pa+2) * (pa+3) * (pa-1) short * pa // 每个元素占两个字节

12 .12 指针算术运算 pb pb-1 pb+1 pb+2 * pb * (pb+1) * (pb+2) * (pb-1) int * pb // 每个元素占四个字节

13 .13 指针与数组 int a[]={0,2,4,8}; int * pa; pa = a ； // OK pa = &a[0] ； // OK, 与上式等价 *pa = 3 ； // OK ，等价于 a[0]=3 *(pa+2) = 5 ； // OK ，等价于 a[2]=5 *(a+2) = 5 ； // OK ，等价于 a[2]=5 C++ 中，指针与数组密切相关：由于数组元素在内存中是连续存放的，因此使用指针可以非常方便地处理数组元素！ 思考： pa = a+1 ，则 * pa = ? 在 C++ 中，数组名就是数组的首地址！ 当数组名出现在表达式中时，会自动转化成指向第一个数组元素的指针！

14 .14 一维数组与指针 int a[]={0,2,4,8}; int * pa = a; *pa = 1 ； // 等价于 a[0]=1 *(pa+2) = 5 ； // 等价于 a[2]=5 *(a+2) = 5 ； // OK ，等价于 a[2]=5 *(pa++) = 3 ； // OK ，等价于 a[0]=3; pa = pa+1; *(a++) = 3 ； // ERROR! a 代表数组首地址，是常量指针！ * (pa+1) = 10; // 思考：修改了哪个元素的值？ 一维 数组 与 指针 在 C++ 中，引用数组元素有以下三种方式： (1) 数组名与下标， 如： a[0] (2) 数组名与指针运算， 如：* (a+1) (3) 指针， 如： int * pa=a; *pa 指针的值可以随时改变，即可以指向不同的元素； 数组名是常量指针，值不能改变。 ex06_pointer_array01.cpp

15 .15 举例 例： 使用三种方法输出一个数组的所有元素 // 第一种方式：数组名与下标 for (int i=0; i<n; i++) cout << a[i] << "," ; // 第二种方式：数组名与指针运算 for (int i=0; i<n; i++) cout << *(a+i) << "," ; // 第三种方式：指针 for (int * pa=a; pa<a+n; pa++) cout << *pa << "," ; // 第三种方式：指针 for (int * pa=a, i=0; i<n; i++) cout << pa[i] << "," ; 若 pa 是指针， k 是整型数值，则 * (pa+k) 可以写成 pa[k] * (pa-k) 可以写成 pa[-k] ex06_pointer_array02.cpp

16 .16 一维数组与指针 一维数组 a[n] 与指针 pa=a 数组名 a 是 地址常量 ，数组名 a 与 &a[0] 等价； a+i 是 a[i] 的地址， a[i] 与 *(a+i) 等价； 数组元素的下标访问方式也是按地址进行的； 可以通过指针 pa 访问数组的任何元素，且更加灵活； pa++ 或 ++pa 合法，但 a++ 不合法； *(pa+i) 与 pa[i] 等价，表示第 i+1 的元素； a[ i ] <=> pa[ i ] <=> *( pa+i ) <=> *( a+i )

17 .17 指针数组 int a[]={0,2,4,8}; int b[]={1,3,5,7}; int c[]={2,3,5,8}; int *pa[3]={a,b,c}; // 声明一个有三个元素的指针数组 // pa[0]=a, pa[1]=b, pa[2]=c 指针数组 ：数组的元素都是指针变量 指针数组的声明： 类型标识符 * 指针数组名 [n] 上面的 pa 代表指针数组，不是普通的指针！

18 .18 二维数组 例： int A[2][3]={{1,2,3},{7,8,9}}; C++ 中，二维数组是按行顺序存放在内存中的，可以理解为一维数组组成的一维数组。 A[0] —— A 00 A 01 A 02 A[1] —— A 10 A 11 A 12 A 可以理解为： A[0][0] A[0][1] A[0][2] A[1][0] A[1][1] A[1][2] A[0] A[1] （第一行的首地址） （第二行的首地址） A[0], A[1] 称为 行数组

19 .19 二维数组与指针 int A[2][3]={{1,2,3},{7,8,9}}; int * pa = A[0]; // 行数组 A[0] 的首地址 , 等价于 pa=&A[0][0] int * pa1 = A[1]; // 行数组 A[1] 的首地址，即 &A[1][0] *pa = 11; // 等价于 A[0][0]=11 *(pa+2) = 12; // 等价于 A[0][2]=12 *(pa+4) = 13; // 等价于 A[1][1]=13

20 .20 二维数组与指针 对于二维数组 A ，虽然 A 、 A[0] 都是数组首地址，但二者指向的对象不同： 而 A 是一个 二维数组 的名字，它指向的是它的首元素，即 A[0] A[0] 是 一维数组 的名字，它指向的是行数组 A[0] 的首元素，即 A[0][0] * A[0] A[0][0] * (A[0]+1) A[0][1] * A A[0] * (A+1) A[1]

21 .21 二维数组与指针 int A[2][3]={{1,2,3},{7,8,9}}; int * p = A; // ERROR ！ int * p = A[0]; // OK 当 int * p 声明指针时， p 指向的是一个 int 型数据，而不是一个地址，因此，用 A[0] 对 p 赋值是正确的，而用 A 对 p 赋值是错误的！ 设指针 p=&A[0][0] ，则 A[ i ][j] <==> *( p+n * i+j ) 如何用普通指针引用二维数组的元素？ ex06_pointer_array2D.cpp 例： 二维数组与普通指针

22 .22 指针与引用 引用是变量的别名； 引用必须初始化，且不能修改； 引用只针对变量，函数没有引用； 传递大量数据时，最好使用指针； 用引用能实现的功能，用指针都能实现。 引用作为函数参数的优点 传递方式与指针类似，但可读性强； 函数调用比指针更简单、安全； 引用与指针 int a = 3; int * pa = &a; // 指针 int & ra = a; // 引用

23 .23 指针作为函数参数 以地址方式传递数据。 形参是指针时，实参可以是指针或地址。 指针作为函数参数 当函数间需要传递大量数据时，开销会很大。此时，如果数据是 连续存放 的，则可以只传递数据的 首地址 ，这样就可以减小开销，提高执行效率！ void split (double x, int * n, double * f ) double x, x2; int x1; split (x, &x1, &x2 ) ex06_pointer_fun01.cpp

24 .24 指针作为函数参数 使形参和实参指向共同的内存地址； 减小函数间数据传递的开销； 传递函数代码的首地址（后面介绍）。 指针作为函数参数 的三个作用 Tips ： 如果在被调函数中不需要改变指针所指向的对象的值，则可以将形参中的指针声明为指向常量的指针。

25 .25 指针型函数 当函数的返回值是 地址 时，该函数就是 指针 型 函数 指针型函数的定义 数据类型 * 函数名 （形参列表） { 函数体 }

26 .26 指向函数的指针 在程序运行过程中，不仅数据要占用内存空间， 函数 也要在内存中占用一定的空间。 函数名就代表函数在内存空间中的首地址 。用来存放这个地址 的 指针就是指向该函数的指针。 函数指针的定义 Tips ： 可以象使用函数名一样使用函数指针。 注： 函数名除了表示函数的首地址外，还包括函数的返回值类型，形参个数、类型、顺序等信息。 数据类型 （* 函数指针名） （形参列表） 这里的 数据类型 和形参列表应与其 指向的函数 相同

27 .27 函数指针 函数指针需要赋值后才能使用 int Gcd(int x, int y); int Lcm(int x, int y) ; int (* pf)(int, int); // 声明函数指针 pf = Gcd; // pf 指向函数 Gcd cout << " 最大公约数 ： " << pf(a,b) << endl; pf = Lcm; // pf 指向函数 Lcm cout << " 最小公倍数 ： " << pf(a,b) << endl; ex06_pointer_fun02.cpp

28 .28 持久 动态存储分配 动态内存申请 --- new 动态内存释放 --- delete 动态数组的申请与释放 在被调函数中申请动态内存 , 返回给主调函数

29 .29 动态存储分配 申请内存空间 ： new 释放内存空间 ： delete 若在程序运行之前，不能够确切知道数组中元素的个数，如果声明为很大的数组，则可能造成浪费，如果声明为小数组，则可能不够用。此时需要 动态分配 空间，做到按需分配。 动态内存分配相关函数 每个程序在执行时都会占用一块可用的内存，用于存放动态分配的对象，此内存空间称为自由存储区（ free store ）。