前言
大家好，我是卷卷，本节课的主题是指针，这同时也是C语言中最重要的部分，希望大家更加认真对待。本节课主要有以下六个部分，指针与地址，角色互换，冒泡排序，电码加密，动态内存分配，作业。（文末附课程资源和讨论q群号）
一、指针与地址
保存数据地址的变量，称作指针变量。严格意义上指针就是数据地址。但一般把指针变量叫作指针。指针的定义形式为
数据类型* 变量名;
比如 int* p;定义了一个指向，或者保存int变量的地址的指针p。设被指向的变量为a，则指针的示意图如下：
???????????????????指针示意图
可以看到，指针和其它变量的本质区别是：指针存放的是地址，其它变量存放的是数据值。所以修改p，其实修改的是p存放的变量地址。p存放的变量地址也叫作p的指向。所以修改p也叫作改变p的指向。所以如果写p=1，只是把p存放的地址改为1。那么如何修改a呢？这就要用到*，*表示取地址，即访问地址所在的单元。比如*p就是a的地址001所在的单元。如果要将a改为一个数，比如1。则要这样写：*p=1;这样就把a的值改为了1。在C/C++语言中，NULL等同于数字0，代表空指针，不指向任何变量。特别注意：指针的值，除了改为0之外，一般不手动修改。因为其它数字不一定是实际内存地址，如果程序的其它语句使用了这个指针，则可能使程序出错。将变量的地址赋值给指针的操作：
取变量b的地址：&b
定义一个指针p并将变量b的地址赋值p：b的数据类型* p=&b;
因为指针也是一个变量，所以也可以用const修饰，但是会有两种情况：
第一种是const int* p;表示常量指针，p的值固定了，也就是p的指向固定了，但是指向的内容却可以改变。
第二种是int* const p;表示指针常量，p指向的内容固定了，但是p本身，即p的指向可以改变。这就是指针与地址的大致介绍了。
二、角色互换
例1：有两个角色分别用变量a和b表示。为了实现角色互换，现制定了三套方案，通过函数调用来交换变量a和b的值，即swap1(),swap2()和swap3()。请分析在这三个函数中，哪个函数可以实现a和b的交换？三个函数如下：
void swap1(int x,int y){
int t;
t=x;
x=y;
y=t;
}
void swap2(int *x,int *y){
int t;
t=*x;
*x=*y;
*y=t;
}
void swap3(int *x,int *y){
int* t;
t=x;
x=y;
y=t;
}
本题的重点是指针作为函数参数。分析：第1个函数传的是形参，所以无法实现a和b的交换。第2个函数传的都是指针。t保存的是x所指向的变量，即实参。然后x所指向的变量被y所指向的变量替代，最后y所指向的变量被t保存的变量替代。所以能实现实参a和b的交换。第3个函数虽然传了指针，但是t保存的是指针x，而不是x指向的变量。所以后两句也都错了，该函数不能实现a和b的交换。综上，只有swap2()可以实现a和b的交换。
例2：输入年份和天数，输出对应的年、月、日。要求定义和调用函数
void month_day_year(int year,int yearday,int* pmonth,int* pday)，
其中year是年，yearday是天数，*pmonth和*pday是计算得出的月和日。例如，输入2000和61，输出2000-3-1，即2000年的第61天是3月1日。分析：本题是上一节课例10的改版，大部分内容都一样。区别在于那题是输入日期，输出当年第几天。本题则是输入当年第几天，输出日期。由于那题的核心思想是迭代累加每月的天数，所以本题只需迭代累减每月的天数。具体是yearday每次减去当前月份的天数，直到小于当前月份的天数。比如闰年第50天，显然要减去1月的31天，剩余19天，也就是1月过后，再过19天。又19小于29，所以无需再减，第50天就是2月19日。这是算法，用C语言描述就要用到指针了，因为返回类型是void。改变实参只需对指针变量取地址即可，前面已讲，这里不作赘述。本题的重点显然是在函数内改变实参，我们来看一下代码：
#include<stdio.h>
void month_day_year(int year,int yearday,int *pmonth,int *pday);
int main(){
int day,month,year,yearday;
printf("输入年和天数：");
scanf("%d %d",&year,&yearday);
month_day_year(year,yearday,&month,&day);
printf("%d-%d-%d\n",year,month,day);
return 0;
}
void month_day_year(int year,int yearday,int *pmonth,int *pday){
int k,leap;
int tab[2][13]={
{0,31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31},
{0,31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}
};
leap=((year%4==0&&year%100!=0)||year%400==0);
for(k=1;yearday>tab[leap][k];k++)
yearday-=tab[leap][k];
*pmonth=k;
*pday=yearday;
}
这里声明了一个函数month_day_year，需要传入四个参数。函数的大部分代码和那题一样，区别在于for循环的内容和后两句。这里传入的yearday，如果大于每月的天数，就减去每月的天数，最后利用指针获取月份和天数。最后的这个天数就是当月的第几天，获得的月份就是第几个月，我们来试一下：
这就是本题的结果了。本题的关键还是改变实参，如果传入一个指针类型的变量，需要取地址，取到真正的变量，然后对真正的变量进行操作。注意，必须要用取地址才能取到真正的变量，如果没有星号，操作的只是一个参数副本，而且操作的只是地址本身，不是地址所指向的变量。所以需要用星号，根据地址取到真正的变量。这就是取地址的具体含义了。
三、冒泡排序
冒泡排序和选择排序一样，都是比较经典，比较重要的排序算法，希望大家好好掌握。例3：冒泡排序的思想是：遍历数组，每次遍历拿开头的元素和后面所有元素比较大小，若不符合递增或递减的顺序，则交换两个元素。输入n个整数，将它们以从小到大的方式冒泡排序后输出。分析：显然需要用二重循环，不妨用for循环，设待排序数组为a，外层循环变量为i,内层为j。由于a[j]要和后一个位置的元素比较，所以j的上限只能是n-2。由于排序算法也有两个可优化的地方。第一点是冒泡排序每一趟排序后，都会有一个最小元素，像水中的气泡那样冒泡到数组顶部，所以n-1趟排序后，最后一个元素自然排好，无需再排序。所以i从0到n-2。第二点是冒泡排序有个规律：每趟排序都可以少比较i次。所以j从0到n-i-2。交换想必大家已经非常熟悉了，不再赘述。排序完后再遍历一次数组，输出即可。本题的重点显然是冒泡排序，代码：
#include<stdio.h>
void bubbleSort(int a[],int n);
int main(){
int n;
printf("输入n：");
scanf("%d",&n);
int a[n],i;
printf("输入%d个数：\n",n);
for(i=0;i<n;i++)
scanf("%d",&a[i]);
bubbleSort(a,n);
printf("排序后：\n");
for(i=0;i<n;i++)
printf("%d ",a[i]);
return 0;
}
void bubbleSort(int *a,int n){//数组名=第一个单元的地址
int i,j;
for(i=0;i<n-1;i++)
for(j=0;j<n-1-i;j++)
if(a[j]>a[j+1]){
int temp=a[j];
a[j]=a[j+1];
a[j+1]=temp;
}
}
这里把冒泡排序的代码封装成一个函数，便于调用。我们先来看冒泡排序的代码，首先如果要访问j+1，那么j最多到n-2，然后根据规律，每轮循环都可以少比较i次，所以j的上限可以是n-2-i，所以这里j就写成小于n-1-i。然后，如果当前元素比后一个元素大的话，就交换这两个元素，关于交换两个元素，在之前的课时中已经讲过。至于主函数的代码，想必大家都比较熟悉了。我们来试一下：
这就是冒泡排序的结果了。这里要补充一个知识点，数组与指针，我在讲解数组的时候提到过，数组名也是一个地址，只不过是第一个单元的地址，所以传入参数有两种形式，一种是一个数组名再加上一对方括号，比如int a[]。还有种形式是传入一个指针，然后再加上数组名，比如int* a。这两种形式，都是传入第一个单元的地址，我们来试一下：
它们的效果显然是一样的。
我们看下一题，例4：已知数组a[2]，使用指针计算a的元素个数和a的存储单元数。分析：定义两个指针p,q，p指向数组首元素，q利用指针偏移指向数组尾元素。具体做法是，p=a;或者p=&a[0]，q=p+1;。两个相同类型的指针相减，表示它们之间相隔的数组元素数目。所以p-q+1就是数组元素个数。数组元素个数乘上元素的数据类型占的字节数就是a的存储单元数。数据类型占的字节数用sizeof关键字获取。比如int类型用sizeof(int)，就是int的字节数。本题的重点是相同类型的指针相减，代码：
#include<stdio.h>
int main(){
double a[2],*p,*q;
p=&a[0];
q=p+1;
printf("%d\n",q-p+1);
printf("%d\n",(q-p+1)*sizeof(double));
return 0;
}
首先取下第一个单元的地址，然后就在p的基础之上偏移一个单元，这样q减p就是1，即相差的元素个数，再加上1就是数组元素的个数。最后数组元素的个数乘上double的长度即可。我们来看一下结果：
这就是本题的讲解了。
例5：输入10个整数作为数组元素，使用指针来计算并输出它们的和。分析：利用for循环，循环变量为指针p。因为a表示数组首地址，所以p从a开始。因为p+n相当于偏移n个元素。所以p的上限是p+10。显然，每次p只需自动增长1，即p偏移一个元素。题目要求一批整数的和，所以要定义sum来累加元素。sum每次累加*p，即p指向的元素，最后输出sum即可。我们来看一下代码：
#include<stdio.h>
int main(){
int i,a[10],*p;
int sum=0;
printf("输入10个整数：\n");
for(i=0;i<10;i++)
scanf("%d",&a[i]);
for(p=a;p<a+10;p++)
sum+=*p;
printf("它们的和是：%d\n",sum);
return 0;
}
第二个循环的循环变量是指针p，从第一个单元的地址开始，直到第十个单元，这里其实可以发现，a+i其实就是a[i]的地址，a+i取地址就是a[i]，如下：
a+i=&a[i];
*(a+i)=a[i];
因为a在前面说过，它是第一个单元的地址，所以如果左边是地址，那右边也必须是地址。如果右边是变量，则左边也得是变量，所以需要用星号取到实际的变量。循环体内累加元素，注意要用星号取地址。我们看一下结果：
这就是本题的讲解了。
四、电码加密
例6：为了防止信息被别人轻易窃取，需要把电码明文通过加密方式变换成为密文。变换规则如下：小写字母z变换成a，其它字母变换成该字母ASCII码顺序后一位的字母，比如o变换成p。输入一个字符串，输出加密后的信息。分析：定义字符数组s[100]，输入，这里用gets来接收。用*s来作处理。具体地，用while循环，结束条件是*s为结束符，每轮循环s自增1，表示往后偏移一个元素。然后根据题目，每轮循环用*s去判定即可，注意字母后移是*s+1，不是s+1。这里s +1是地址，而我们要操作的是数值，所以要用星号s取到真正的数值。本题的重点是gets函数，代码：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
void encrypt(char*);
int main(){
char line[100];
printf("输入一个字符串：\n");
gets(line);
encrypt(line);
printf("加密后：%s\n",line);
return 0;
}
void encrypt(char s[]){
while(*s!='\0'){
if(*s=='z')
*s='a';
else
*s+=1;
s++;
}
}
这里把加密的代码封装成了一个函数，函数接口我想大家应该没有问题，这在之前讲过。这里while循环的写法是比较简洁的，它其实就相当于这段代码：
int i=0;
while(s[i]!='\0'){
if(s[i]=='z')
s[i]='a';
else
s[i]+=1;
i++;
}
然后按照题目的要求赋值，操作即可，我们来验证一下：
这就是本题的运行结果了。本题的重点是gets函数，gets函数用于获得一个整个字符串，所以如果定义了一个字符数组，用gets函数接收是最方便的。关于gets函数的其他具体内容，稍后会讲解。当然使用gets函数之前，还要声明一下string头文件。接下来是常用字符串函数：
??????????????????常用字符串函数
例7：输入5个字符串，利用字符串函数，得到最小的字符串并输出。分析：定义字符数组sx[80]，smin[80]。其中sx用于输入，smin用于求最小串。在整数运算中，存储最小值的变量往往用赋值操作。而字符串是用strcpy函数来复制。在整数运算中，比较变量大小只需一个不等号即可。而字符串要用strcmp来比较。所以本题只需在整数运算算法的基础上，把赋值和比较操作改为字符串的相应操作即可。本题的重点是string copy函数，string compare函数，代码：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main(){
int i;
char sx[80],smin[80];
scanf("%s",sx);
strcpy(smin,sx);
for(i=1;i<5;i++){
scanf("%s",sx);
if(strcmp(sx,smin)<0)
strcpy(smin,sx);
}
printf("min is %s\n",smin);
return 0;
}
首先初始化最小值，smin代表最小字符串，用sx来初始化最小字符串。循环内，如果遇到比最小字符串smin还小的字符串，就更新smin，最后输出最小字符串即可。运行一下：
好了，这就是全部例题的讲解了。
五、动态内存分配
首先要声明一个头文件stdlib，然后动态分配函数如下，注意unsigned类型是无符号整数，也就是非负数。
（1）动态分配函数malloc()
语法：void* malloc(unsigned size)
功能：申请在内存的堆区中连续分配一块size字节的空间。若申请成功，则返回指向所分配内存空间的起始地址的指针。若失败，则返回NULL。该函数具体使用时，需要强制转换为特定类型的指针。
例子：int* p=(int*)malloc(5*sizeof(int));
该语句定义了一个int类型的指针，指向一块存放int变量的空间，该空间大小是5个int大小，即20字节。
（2）动态分配函数calloc()
语法：void* calloc(unsigned n,unsigned size)
功能：和malloc差不多，唯一区别是分配空间的数据会全部初始化为0。
（3）动态释放函数free()
语法：void free(void* ptr)
功能：释放ptr指向的动态分配空间。若ptr为NULL，则什么都不做。
备注：为保证堆区（动态存储区）的有效利用，在知道某个动态分配块不再用时，应及时将它释放。
接下来讲一下C++动态内存分配，表格如下：
??????????????????C++动态内存分配
注意new和delete都是关键字，直接使用即可。
六、作业
接下来是作业，作业是6道例题加上3道练习题，总共9道题。练习1：
第一道比较简单，用循环解决即可。练习2：
这题有很多种做法，最常规的做法是暴力求解，即用二重循环来删除字符。还有种做法是开辟另一个数组来过滤字符。如果你要开辟另一个数组，就要让它的长度足够长，因为我在之前测试过，长度至少为65以后才能通过测试。当然还有其他几种高级的方法，比如说直接使用传入的字符串来处理，也就是s[k++]=s[i++]的形式。练习3：
这题也比较简单，因为我们已经学习了string compare函数，我们也学习了两个元素交换的算法。在字符串交换中，是要用到string copy函数的，然后用冒泡排序或者选择排序都可以，好了，这就是本讲的全部内容了，我们下讲见！
课后作业和参考答案 提取码：l2du
讨论群号：1028887052
