2011等考C语言基础教程：指针、结构、联合和枚举

　　本节专门对第二节曾讲述过的指针作一详述。并介绍Turbo C新的数据类型:结构、联合和枚举,其中结构和联合是以前讲过的五种基本数据类型(整型、浮点型、字符型、指针型和无值型)的组合。枚举是一个被命名为整型常数的集合。

　　最后对类型说明(typedef)和预处理指令作一阐述。

　　1、 指针(point)

　　学习Turbo C语言,如果你不能用指针编写有效、正确和灵活的程序,可以认为你没有学好C语言。指针、地址、数组及其相互关系是C语言中最有特色的部分。规范地使用指针, 可以使程序达到简单明了,因此,我们不但要学会如何正确地使用指针,而且要学会在各种情况下正确地使用指针变量。

　　1. 指针和地址

　　1.1 指针基本概念及其指针变量的定义

　　1.1.1 指针变量的定义

　　我们知道变量在计算机内是占有一块存贮区域的,变量的值就存放在这块区域之中,在计算机内部,通过访问或修改这块区域的内容来访问或修改相应的变量。Turbo C语言中,对于变量的访问形式之一, 就是先求出变量的地址,然后再通过地址对它进行访问,这就是这里所要论述的指针及其指针变量。

　　所谓变量的指针,实际上指变量的地址。变量的地址虽然在形式上好象类似于整数,但在概念上不同于以前介绍过的整数,它属于一种新的数据类型,即指针类型。Turbo C中,一般用"指针"来指明这样一个表达式&x的类型,而用 "地址"作为它的值,也就是说,若x为一整型变量,则表达式&x的类型是指向整数的指针,而它的值是变量x的地址。同样,若double d; 则&d的类型是指向以精度数d的指针,而&d的值是双精度变量d的地址。所以,指针和地址是用来叙述一个对象的两个方面。虽然&x、&d的值分别是整型变量x和双精度变量d的地址,但&x、&d的类型是不同的,一个是指向整型变量x的指针,而另一个则是指向双精度变量d的指针。在习惯上,很多情况下指针和地址这两个术语混用了。

　　我们可以用下述方法来定义一个指针类型的变量。

　　int *ip;

　　首先说明了它是一指针类型的变量,注意在定义中不要漏写符号"*",否则它为一般的整型变量了。另外,在定义中的int表示该指针变量为指向整型数的指针类型的变量,有时也可称ip为指向整数的指针。ip是一个变量,它专门存放整型变量的地址。

　　指针变量的一般定义为:

　　类型标识符 *标识符;

　　其中标识符是指针变量的名字,标识符前加了"*"号,表示该变量是指针变量,而最前面的"类型标识符"表示该指针变量所指向的变量的类型。一个指针变量只能指向同一种类型的变量,也就是讲,我们不能定义一个指针变量,既能指向一整型变量又能指向双精度变量。

　　指针变量在定义中允许带初始化项。如:

　　int i, *ip=&i;

　　注意,这里是用&i对ip初始化,而不是对*ip初始化。和一般变量一样,对于外部或静态指针变量在定义中若不带初始化项,指针变量被初始化为NULL,它的值为0。Turbo C中规定,当指针值为零时,指针不指向任何有效数据,有时也称指针为空指针。因此,当调用一个要返回指针的函数(第五节中介绍)时,常使用返回值为NULL来指示函数调用中某些错误情况的发生。

　　1.1.2 指针变量的引用

　　既然在指针变量中只能存放地址,因此,在使用中不要将一个整数赋给一指针变量。下面的赋值是不合法的:

　　int *ip;

　　ip=100;

　　假设

　　int i=200, x;

　　int *ip;

　　我们定义了两个整型变量i, x,还定义了一个指向整型数的指针变量ip。i, x中可存放整数,而ip中只能存放整型变量的地址。我们可以把i的地址赋给ip:

　　ip=&i;

　　此时指针变量ip指向整型变量i,假设变量i的地址为1800,这个赋值可形象理解为下图所示的联系。

　　ip i

　　┏━━━┓ ┏━━━┓

　　┃ 1800 ╂──→ ┃ 200 ┃

　　┗━━━┛ ┗━━━┛

　　图1. 给指针变量赋值

　　以后我们便可以通过指针变量ip间接访问变量i,例如:

　　x=*ip;

　　运算符*访问以ip为地址的存贮区域,而ip中存放的是变量i的地址,因此,*ip访问的是地址为1800的存贮区域(因为是整数,实际上是从1800开始的两个字节),它就是i所占用的存贮区域,所以上面的赋值表达式等价于x=i;

　　另外,指针变量和一般变量一样,存放在它们之中的值是可以改变的,也就是说可以改变它们的指向,假设

　　int i, j, *p1, *p2;

　　i='a';

　　j='b';

　　p1=&i;

　　p2=&j;

　　则建立如下图所示的联系:

　　p1 i

　　┏━━━┓ ┏━━━┓

　　┃ ╂──→┃ 'a' ┃

　　┗━━━┛ ┗━━━┛

　　p2 i

　　┏━━━┓ ┏━━━┓

　　┃ ╂── → ┃ 'b' ┃

　　┗━━━┛ ┗━━━┛

　　图2. 赋值运算结果

　　这时赋值表达式:

　　p2=p1

　　就使p2与p1指向同一对象i,此时*p2就等价于i,而不是j,图2.就变成图3.所示:

　　p1 i

　　┏━━━┓┏━━━┓

　　┃ ╂──→┃ 'a' ┃

　　┗━━━┛┗━━━┛

　　p2 │ j

　　┏━━━┓ ┏━━━┓

　　┃ ╂─┘ ┃ 'b' ┃

　　┗━━━┛ ┗━━━┛

　　图3. p2=p1时的情形

　　如果执行如下表达式:

　　*p2=*p1;

　　则表示把p1指向的内容赋给p2所指的区域,此时图2.就变成图4.所示

　　p1 i

　　┏━━━┓ ┏━━━┓

　　┃ ╂──→ ┃ 'a' ┃

　　┗━━━┛ ┗━━━┛

　　p2 j

　　┏━━━┓ ┏━━━┓

　　┃ ╂──→ ┃ 'a' ┃

　　┗━━━┛ ┗━━━┛

　　图4. *p2=*p1时的情形

　　通过指针访问它所指向的一个变量是以间接访问的形式进行的,所以比直接访问一个变量要费时间,而且不直观,因为通过指针要访问哪一个变量,取决于指针的值(即指向),例如"*p2=*p1;"实际上就是"j=i;",前者不仅速度慢而且目的不明。但由于指针是变量, 我们可以通过改变它们的指向,以间接访问不同的变量,这给程序员带来灵活性,也使程序代码编写得更为简洁和有效。

　　指针变量可出现在表达式中,设int x, y *px=&x;

　　指针变量px指向整数x,则*px可出现在x能出现的任何地方。例如:

　　y=*px+5; /*表示把x的内容加5并赋给y*/

　　y=++*px; /*px的内容加上1之后赋给y [++*px相当于++(px)]*/

　　y=*px++; /*相当于y=*px; px++*/

　　1.2. 地址运算

　　指针允许的运算方式有:

　　(1).指针在一定条件下,可进行比较,这里所说的一定条件,是指两个指针指向同一个对象才有意义,例如两个指针变量p,q指向同一数组,则<, >, >=, <=, ==等关系运算符都能正常进行。若p==q为真,则表示p, q指向数组的同一元素;若p

　　(2).指针和整数可进行加、减运算。设p是指向某一数组元素的指针,开始时指向数组的第0号元素,设n为一整数,则p+n就表示指向数组的第n号元素(下标为n的元素)。

　　不论指针变量指向何种数据类型,指针和整数进行加、减运算时,编译程序总根据所指对象的数据长度对n放大,在一般微机上, char放大因子为1,int、short放大因子为2,long和float放大因子为4,double放大因子为8。对于下面讲述到的结构或联合,也仍然遵守这一原则。

　　(3).两个指针变量在一定条件下,可进行减法运算。设p, q指向同一数组,则p-q的绝对值表示p所指对象与q所指对象之间的元素个数。其相减的结果遵守对象类型的字节长度进行缩小的规则。

　　2.指针和数组

　　指针和数组有着密切的关系,任何能由数组下标完成的操作也都可用指针来实现,但程序中使用指针可使代码更紧凑、更灵活。

　　2.1.指向数组元素的指针

　　我们定义一个整型数组和一个指向整型的指针变量:

　　int a[10], *p;

　　和前面介绍过的方法相同,可以使整型指针p指向数组中任何一个元素,假定给出赋值运算

　　p=&a[0];

　　此时,p指向数组中的第0号元素,即a[0],指针变量p中包含了数组元素a[0]的地址,由于数组元素在内存中是连续存放的,因此,我们就可以通过指针变量p及其有关运算间接访问数组中的任何一个元素。

　　Turbo C中,数组名是数组的第0号元素的地址,因此下面两个语句是等价的

　　p=&a[0];

　　p=a;

　　根据地址运算规则,a+1为a[1]的地址,a+i就为a[i]的地址。

　　下面我们用指针给出数组元素的地址和内容的几种表示形式。

　　(1).p+i和a+i均表示a[i]的地址,或者讲,它们均指向数组第i号元素,即指向a[i]。

　　(2).*(p+i)和*(a+i)都表示p+i和a+i所指对象的内容,即为a[i]。

　　(3).指向数组元素的指针,也可以表示成数组的形式,也就是说,它允许指针变量带下标,如p[i]与*(p+i)等价。

　　假若:p=a+5;

　　则p[2]就相当于*(p+2),由于p指向a[5],所以p[2]就相当于a[7]。而p[-3]就相当于*(p-3),它表示a[2]。

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