C++017-C++指针及其应用

C++017-C++指针及其应用

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C++指针及其应用

参考：

CSP-J目标

【 4 】指针
【 4 】基于指针的数组访问
【 4 】字符指针
【 4 】指向结构体的指针

1. 指针

C/C++指针是一种变量，其值为另一个变量的地址。指针可以通过解引用操作符（*）用于存储和检索地址所指向的值。通过指针，可以在函数之间传递和操作内存中的数据。指针在C/C++语言中是非常重要的概念。

1.指针变量的定义、赋值

在使用指针之前要先定义指针，对指针变量的类型说明，一般形式为：

 类型说明符 *变量名； 

其中，*表示这是一个指针变量，变量名即为定义的指针变量名，类型说明符表示该指针变量所指向的变量的数据类型。先通过例子看看指针与普通的变量有什么不同。
1、普通变量定义

 int a=3; 

定义了变量 a，是 int 型的，值为 3。内存中有一块内存空间是放 a 的值，对 a 的存取操作就是直接到这个内存空间存取。内存空间的位置叫地址，存放 3 的地址可以用取地址操作符“&”对 a 运算得到：&a。

#include 

using namespace std;

int main()
{
    int a=3;
    cout<<a<<endl;
    cout<<&a<<endl;
    return 0;
}

2、指针变量定义

 int *p=NULL; 

定义了一个指针变量 p，p 指向一个内存空间，里面存放的是一个内存地址。现在赋值为 NULL（其实就是 0，表示特殊的空地址）。

#include 

using namespace std;

int main()
{
    int a=NULL;
    cout<<a<<endl; // 0
    cout<<&a<<endl; // 0x61fe1c
    int *p=NULL;
    cout<<p<<endl; // 0
    cout<<&p<<endl; // 0x61fe10
    return 0;
}

3、给指针变量 p 赋值

 P=&a; 

即把 a 变量的内存空间地址（比如：XXX）给了 p。显然，直接对 p 存取，操作的是地址。通过这个地址间接地操作，才是整数 3。P 的间接操作
要使用指针操作符*, 即*p 的值才是 3。设有指向整型变量的指针变量 p，如要把整型变量 a 的地址赋予 p 可以有以下两种方式：
①指针变量初始化的方法

 int a; 
 int *p=&a; 

②赋值语句的方法

 int a; int *p; p=&a; 

不允许把一个数赋予指针变量，故如下的赋值是错误的：

 int *p;
 p=1000；

。被赋值的
指针变量前不能再加“*”说明符，故如下的赋值也是错误的：

*p=&a;

完整代码：

#include 

using namespace std;

int main()
{
    int a; int *p; p=&a;
    // *p = &a; // invalid conversion from 'int*' to 'int' [-fpermissive]|
    // p=1000;  invalid conversion from 'int' to 'int*' [-fpermissive]|
    cout<<&a<<" -- "<<p<<endl; //
    return 0;
}

指针的几个相关操作说明表

说明	样例
指针定义： 类型说明符 *指针变量名；	int a=10; int *p;
取地址运算符： &；	p=&a;
间接运算符： *指针变量名；	*p=20;
指针变量直接存取的是内存地址；	cout<
间接存取的才是储存类型的值；	cout<<*p; 结果是：20

指针变量同普通变量一样，使用之前不仅要定义说明，而且必须被赋值具体的值，未经赋值的指针变量不能使用。如定义了

int a; int *p=&a;
// 则*p 表示 p 指向的整型变量

而p 中存放的是变量 a 占用单元的起始地址，所以*p 实际上访问了变量 a，也就是说*p 与 a等价。

2.指针的引用与运算

【例 2】输入 N 个整数，使用指针变量访问输出。

#include
using namespace std;
int a[101],n;
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    for (int i=1; i<=n; i++)
        scanf("%d",&a[i]);
    int *p=&a[1]; //定义指针变量 int *p，初始化为数组开始元素的地址，即 a[1];
    printf("&a[1] %d \n",&a[1]);
    for (int i=1; i<=n; i++)
    {
        printf("%d --> %d \n",*p,p);
        p++; //p 指向下一个数，详见说明
    }
    return 0;
}

【说明】

“p++”的意思是“广义的加 1”，不是 p 的值（地址）加 1，而是根据类型 int 增加 sizeof（int），即刚好“跳过”一个整数的空间，达到下一个整数。
类似的：
①、“p–”就是向前“跳过”一个整数的空间，达到前一个整数。
②、（p+3）就是指向后面第 3 个整数的地址。

【例 3】无类型指针运用举例。
有时候，一个指针根据不同的情况，指向的内容是不同类型的值，我们可以先不明确定义它的类型，只是定义一个无类型的指针，以后根据需要再用强制类型转换的方法明确它的类型。

#include
using namespace std;
int a=10;
double b=3.5;
void *p;
int main()
{
    p=&a; //p 的地址赋值
    cout<<*(int*)p<<endl; //必须明确 p 指向的空间的数据类型，详见说明
    p=&b;
    cout<<*(double*)p<<endl;
    p=&b;
    cout<<*(long long*)p<<endl;
    return 0;
}

必须明确 p 指向的空间的数据类型，类型不一样的不仅空间大小不相同，储存的格式也不同。如果把

cout<<*(double*)p<<endl;

改成

cout<<*(long long*)p<<endl;

输出的结果将
是：4615063718147915776。

2. 基于指针的数组访问

#include 
using namespace std; 
int main() 
{ 
 int a[5],i,*pa=a; //定义整型数组和指针，*pa=a 可以在下一行 pa=a; 
 for (i=0;i<5;i++) 
 scanf("%d",a+i); //可写成 pa+i 和 &a[i] 
 for (i=0;i<5;i++) 
 printf("a[%d]=%d\n",i, *(a+i)); //指针访问数组，可写成*(pa+i)或 pa[i]或 a[i] 
 return 0; 
}

【例 6】动态数组，计算前缀和数组。b 是数组 a 的前缀和的数组定义：
b[i]=a[1]+a[2] +…+a[i]，即 b[i]是 a 的 i 个元素的和。

#include
using namespace std;
int n;
int *a; //定义指针变量 a，后面直接当数组名使用
int main()
{
    scanf("%d",&n);
    a=new int[n+1]; //向操作系统申请了连续的 n+1 个 int 型的空间
    for (int i=1; i<=n; i++)
        scanf("%d",&a[i]);
    for (int i=2; i<=n; i++)
        a[i]+=a[i-1];
    for (int i=1; i<=n; i++)
        printf("%d ",a[i]);
    return 0;
}

【说明】
动态数组的优点：在 OI 中，对于大数据可能超空间的情况是比较纠结的事，用小数组只的部分分，大数组可能爆空间（得 0 分）。使用“动态数组”，可以在确保小数据没问题的前提下，尽量满足大数据的需求。

3. 指针与字符串

#include
using namespace std;
int n;
int *a; //定义指针变量 a，后面直接当数组名使用
int main()
{
    char str1[]="I love China!";
    printf("%s\n", str1);
    char *str="I love China!";
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

二、字符串指针作函数参数
将一个字符串从一个函数传递到另外一个函数，可以用地址传递的方法，即用字符数组名作参数或用指向字符的指针变量做参数。在被调用的函数中可以改变字符串内容，在主调函数中可以得到改变了的字符串。

【例 8】输入一个长度最大为 100 的字符串，以字符数组的方式储存，再将字符串倒序储存，输出倒序储存后的字符串。(这里以字符指针为函数参数)

#include
#include
using namespace std;
void swapp(char &a,char &b) //交换两个字符的位置
{
    char t;
    t=a;
    a=b;
    b=t;
}
void work(char* str)
{
    int len=strlen(str); //strlen(str)这个函数返回的是 str 的长度，
//需包含头文件 cstring
//这个函数的原型是"size_t strlen(const char* str)"
    for (int i=0; i<=len/2; ++i)
        swapp(str[i],str[len-i-1]);
}
int main()
{
    char s[110];
    char *str = s;
    gets(s);
    work(str);
    printf("%s",s);
    return 0;
}

4. 结构体与指针

#include
using namespace std;
struct student
{
    char name[20];
    char sex;
    int score;
} s[3]= {{"xiaoming",'f',356},
    {"xiaoliang",'f',350},
    {"xiaohong",'m',0}
};
int main()
{
    student *p;
    printf("Name Sex Score\n");
    for (p=s; p<s+3; p++)
        printf("%-9s%3c%7d\n",p->name,p->sex,p->score);
    return 0;
}

在练习：

http://noi.openjudge.cn/

总结

本系列为C++学习系列，会介绍C++基础语法，基础算法与数据结构的相关内容。本文为C++指针及其应用案例，包括相关案例练习。