談Ｃ語言中指針、地址和數組的相互關系

劉林香　許燕青　江忠君

[摘要]在學習C語言過程中，指針、地址和數組是最富有特色的內容，特別是指針、地址和數組之間相互關系更具有特色。掌握它們之間的相互關系將有助于C語言其他內容的學習，因此學好這部分內容是掌握C語言的關鍵。主要用圖示法闡述指針和地址、指針和數組之間的聯系。

[關鍵詞]C語言 指針 地址 數組 圖示法

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120049－01

指針是C語言中一個最重要概念之一，指針變量是用來存放另外一個變量地址，通過指針變量可以間接引用另外一個變量的內容。數組是由若干個元素按一定順序關系組合而成的集合體，即數組中的每一個元素都屬于同一個數據類型，數組名則是數組元素的首地址，用戶在編程中用一個數組名和下標來唯一確定數組中的每一個元素。所以，指針、地址和數組以及它們之間的相互關系構成C語言最有特色部分。

一、指針和地址

（一）指針變量的定義

在程序中定義了一個變量，那么在計算機內不僅定義了該變量的類型、名稱，而且還在內存中分配了一塊存儲區域，這塊存儲區域的首地址稱為該變量的指針。變量的值就存放在這塊區域之中，在計算機內部，通過訪問或修改這塊區域的內容來訪問或修改相應的變量。Turbo C語言中，對于變量的訪問形式之一，就是先求出變量的地址，然后再通過地址對它進行訪問。

指針變量的一般定義為：

類型標識符*標識符；

其中“標識符”是指針變量的名字，標識符前加了“*”號，表示該變量是指針變量，而最前面的“類型標識符”表示該指針變量所指向的變量的類型。一個指針變量只能指向同一種類型的變量，也就是說，我們不能定義一個指針變量，既能指向一整型變量又能指向雙精度變量。如定義了一個指針變量int*ip；說明該指針變量ip為指向整數的指針，用它存放整型變量的地址。

（二）指針變量的引用

指針變量中只能存放地址，因此，在使用中不能將一個整數賦給一指針變量。如：

int *ip;ip=80；這種賦值是錯誤的。可以這樣定義：

int i=100,x；int *ip；

定義了兩個整型變量i，x，還定義了一個指向整數的指針變量ip。i,x中可存放整數，而ip中只能存放整型變量的地址。通過地址運算“&”可以把i的地址賦給ip：

ip=&i

此時指針變量ip就指向整型變量i，假設變量i的地址為1600，這個賦值可理解為圖1所示的聯系。

可以通過指針變量ip間接訪問變量i，如：

x=*ip;

運算符*訪問以ip為地址的存儲區域，而ip中存放的是變量i的地址，因此，*ip訪問的是地址為1600的存儲區域，它就是i所占用的存儲區域，所以上面的賦值表達式等價于

x=i;

另外，指針變量和一般變量一樣，存放在它們之中的值是可以改變的，也就是說可以改變它們的指向，假設

Int i,j,*p1,*p2;

i=10 ;

j=20 ;

p1=&i

p2=&j

通過圖示法闡述如下：

如圖2所示，采用圖示法展示出普通變量i、j和指針變量p1、p2之間的關系，指針其實是內存地址，而內存中的單元是按字節編址（每個地址編碼對應一個字節空間），從圖中可以看出整型變量i和j分別占用兩個字節的內存空間。同時也可以看出每個指針變量也是占用兩個字節的空間，因為每個指針變量都是存儲一個地址碼。

通過指針訪問它所指向變量的值是以間接訪問的形式進行的，所以比直接訪問一個變量要多費時間，而且不直觀，因為通過指針要訪問哪一個變量，取決于指針的值（即指向），例如“*p2=*p1;”實際上就是“j=i;”，前者不僅速度慢而且目的不明。但由于指針是變量，可以通過改變它們的指向，以間接訪問不同的變量的值，這給程序員帶來靈活性，也使程序代碼編寫得更為簡潔、高效。

二、指針和數組

指針和數組有著密切的關系，任何能由數組下標完成的操作也都可用指針來實現，而且使用指針處理數據，有助于產生占用空間小，運行速度快且高質量的目標代碼。

（一）指向數組元素的指針

在C語言中，數組的指針就是數組的起始地址（也就第一個元素的地址），如：

int a[10],*p；

對于數組a[i]表示數組a的第i+1個變量，a是數組名表示該數組的首地址，為常量，即a與&a[0]等價，而p=a則將數組a的首地址&a[0]賦給指針變量p。通過p來訪問數組元素時要注意以下問題：

1．P，a與&a[0]它們是等價的，都表示數組a的首地址。

2．p[i]和a[i]都是代表該數組的第i+1個元素。

3．p+i和a+i代表了第i+1個元素的地址，所以我們也可以使用*(p+i)和*(a+i)來引用對象元素。

4．表達式p+1為指向p的下一個存儲單元，即a[0]下一個元素a[1]的存儲單元，也就是p+1等價于&a[1]。

（二）指向二維數組的指針

為了說明問題，假設有如下程序段：

int a[3][5]={{1,2,3,4,5},{6,7,8,9,10},{11,12,13,14,15}},i,j,*p;

P=&a[0][0];

A為二維數組名，此數組有3行5列，共15個元素。也可這樣來理解，數組a由三個元素組成：a[0]，a[1]，a[2]。而每個元素又是一個一維數組，且都含有5個元素（相當于5列），例如，a[0]所代表的一維數組所包含的5個元素為a[0][0]，a[0][1]，a[0][2]，a[0][3]，a[0][4]。數組名a也代表二維數組的首地址，也可看成是二維數組第0行的首地址。a+1就代表第1行的首地址，a+2就代表第2行的首地址。如果此二維數組的首地址為1000，由于第0行有5個整型元素，所以a+1為1010，a+2也就為1020，如圖3所示。

把a[0]，a[1]，a[2]看成是一維數組名，可以認為它們分別代表它們所對應的數組的首地址，也就是講，a[0]代表第0行中第0列元素的地址,即&a[0][0]，a[1]是第1行中第0列元素的地址，即&a[1][0]，根據地址運算規則，a[0]+1即代表第0行第1列元素的地址，即&a[0][1]，a[i]+j即代表第i行第j列元素的地址，即&a[i][j]。將指針p指向二維數組a的首地址，p+1就指向下一個元素，由于每行5個元素，p+i*5+j就是第i行第j列元素的地址。

參考文獻：

[1]譚浩強，C程序設計（第二版），北京：清華大學出版社，1999.

[2]嚴桂蘭，C語言程序設計與應用教程，福建：廈門大學出版社，2001.