C语言设计

如果条件选择的程序段很长，采用条件编译的方法是十
分必要的。
9.5 本章小结
1. 预处理功能是Ｃ语言特有的功能，它是在对源程序正式编译前由预处理程序完成的。程
序员在程序中用预处理命令来调用这些功能。
2. 宏定义是用一个标识符来表示一个字符串，这个字符串可以是常量、变量或表达式。在
宏调用中将用该字符串代换宏名。
3. 宏定义可以带有参数，宏调用时是以实参代换形参。而不是“值传送”。
4. 为了避免宏代换时发生错误，宏定义中的字符串应加括号，字符串中出现的形式参数两
边也应加括号。
5. 文件包含是预处理的一个重要功能，它可用来把多个源文件连接成一个源文件进行编译，
结果将生成一个目标文件。
6. 条件编译允许只编译源程序中满足条件的程序段，使生成的目标程序较短，从而减少了
内存的开销并提高了程序的效率。
7. 使用预处理功能便于程序的修改、阅读、移植和调试，也便于实现模块化程序设计。
谭浩强      C 语言程序设计               2001 年 5 月 1 日
10 指针
    指针是Ｃ语言中广泛使用的一种数据类型。运用指针编程是Ｃ语言最主要的风格之一。
利用指针变量可以表示各种数据结构；能很方便地使用数组和字符串；并能象汇编语言一样
处理内存地址，从而编出精练而高效的程序。指针极大地丰富了Ｃ语言的功能。学习指针是
学习Ｃ语言中最重要的一环，能否正确理解和使用指针是我们是否掌握Ｃ语言的一个标志。
同时，指针也是Ｃ语言中最为困难的一部分，在学习中除了要正确理解基本概念，还必须要
多编程，上机调试。只要作到这些，指针也是不难掌握的。
10.1 地址指针的基本概念
在计算机中，所有的数据都是存放在存储器中的。一般把存储器中的一个字节称为一个
内存单元，不同的数据类型所占用的内存单元数不等，如整型量占 2 个单元，字符量占 1
个单元等，在前面已有详细的介绍。为了正确地访问这些内存单元，必须为每个内存单元编
上号。根据一个内存单元的编号即可准确地找到该内存单元。内存单元的编号也叫做地址。
既然根据内存单元的编号或地址就可以找到所需的内存单元，所以通常也把这个地址称为指
针。 内存单元的指针和内存单元的内容是两个不同的概念。 可以用一个通俗的例子来说明
它们之间的关系。我们到银行去存取款时， 银行工作人员将根据我们的帐号去找我们的存
款单， 找到之后在存单上写入存款、取款的金额。在这里，帐号就是存单的指针， 存款数
是存单的内容。对于一个内存单元来说，单元的地址即为指针，其中存放的数据才是该单元
的内容。在Ｃ语言中，允许用一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。因此，一个指
针变量的值就是某个内存单元的地址或称为某内存单元的指针。
图中，设有字符变量 C，其内容为“K”(ASCII 码为十进制数 75)，C 占用了 011A 号单元
(地址用十六进数表示)。设有指针变量 P，内容为 011A，这种情况我们称为 P 指向变量 C，
或说 P 是指向变量 C 的指针。
严格地说，一个指针是一个地址，是一个常量。而一个指针变量却可以被赋予不同的指
针值，是变量。但常把指针变量简称为指针。为了避免混淆，我们中约定：“指针”是指地
址，是常量，“指针变量”是指取值为地址的变量。定义指针的目的是为了通过指针去访问
内存单元。
    既然指针变量的值是一个地址，那么这个地址不仅可以是变量的地址，也可以是其它数
据结构的地址。在一个指针变量中存放一个数组或一个函数的首地址有何意义呢？ 因为数
组或函数都是连续存放的。通过访问指针变量取得了数组或函数的首地址，也就找到了该数
组或函数。这样一来，凡是出现数组，函数的地方都可以用一个指针变量来表示，只要该指
针变量中赋予数组或函数的首地址即可。这样做，将会使程序的概念十分清楚，程序本身也
谭浩强      C 语言程序设计               2001 年 5 月 1 日
精练，高效。在Ｃ语言中，一种数据类型或数据结构往往都占有一组连续的内存单元。 用
“地址”这个概念并不能很好地描述一种数据类型或数据结构，而“指针”虽然实际上也是一
个地址，但它却是一个数据结构的首地址，它是“指向”一个数据结构的，因而概念更为清
楚，表示更为明确。 这也是引入“指针”概念的一个重要原因。
10.2 变量的指针和指向变量的指针变量
变量的指针就是变量的地址。存放变量地址的变量是指针变量。即在Ｃ语言中，允许用
一个变量来存放指针，这种变量称为指针变量。因此，一个指针变量的值就是某个变量的地
址或称为某变量的指针。
为了表示指针变量和它所指向的变量之间的关系，在程序中用“*”符号表示“指向”，
例如，i_pointer 代表指针变量，而*i_pointer 是 i_pointer 所指向的变量。
因此，下面两个语句作用相同：
i=3;
*i_pointer=3;
第二个语句的含义是将 3 赋给指针变量 i_pointer 所指向的变量。
10.2.1 定义一个指针变量
对指针变量的定义包括三个内容：
(1) 指针类型说明，即定义变量为一个指针变量；
(2) 指针变量名；
(3) 变量值(指针)所指向的变量的数据类型。
其一般形式为：
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，类型说明符表示本指
针变量所指向的变量的数据类型。
例如：    int *p1;
表示 p1 是一个指针变量，它的值是某个整型变量的地址。或者说 p1 指向一个整型变量。
至于 p1 究竟指向哪一个整型变量，应由向 p1 赋予的地址来决定。
再如：
int *p2;        /*p2 是指向整型变量的指针变量*/
    float *p3;      /*p3 是指向浮点变量的指针变量*/
char *p4;       /*p4 是指向字符变量的指针变量*/
应该注意的是，一个指针变量只能指向同类型的变量，如 P3 只能指向浮点变量，不能
谭浩强      C 语言程序设计               2001 年 5 月 1 日
时而指向一个浮点变量，时而又指向一个字符变量。
10.2.2 指针变量的引用
指针变量同普通变量一样，使用之前不仅要定义说明，而且必须赋予具体的值。未经赋
值的指针变量不能使用，否则将造成系统混乱，甚至死机。指针变量的赋值只能赋予地址，
决不能赋予任何其它数据，否则将引起错误。在Ｃ语言中，变量的地址是由编译系统分配的，
对用户完全透明，用户不知道变量的具体地址。
两个有关的运算符：
1) &:取地址运算符。
2) *：指针运算符（或称“间接访问” 运算符）。
Ｃ语言中提供了地址运算符&来表示变量的地址。
其一般形式为：
&变量名；
如&a 表示变量 a 的地址，&b 表示变量 b 的地址。变量本身必须预先说明。
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，故下面的赋值是错误的：
int *p;
p=1000;
被赋值的指针变量前不能再加“*”说明符，如写为*p=&a 也是错误的。
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。
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
谭浩强      C 语言程序设计               2001 年 5 月 1 日
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:
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,图所示:
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, 此时就变成图所示
谭浩强      C 语言程序设计               2001 年 5 月 1 日
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。