08|指针

指针

对应教学日历：讲次 20-22（6月4日-6月11日）

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一、指针基础回顾

概念	说明
int *p;	定义指针变量 p，可存放 int 类型变量的地址
p = &x;	取 x 的地址赋给 p（p 指向 x）
*p	解引用：访问 p 所指向变量的值
&	取地址运算符
*	定义时声明指针；使用时解引用

int x = 10;
int *p = &x;    // p 存 x 的地址
*p = 20;        // 修改 p 指向的内容，x 变为 20

二、指针的算术运算

指针 ± 整数：以所指类型大小为单位移动。

int a[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = a;        // p 指向 a[0]
p++;               // p 指向 a[1]（地址增加了 sizeof(int)=4 字节）

运算	效果
p + n	往后移 n 个元素
p - n	往前移 n 个元素
p++	后移一个元素
p - q	两指针间的元素个数（同数组内）
p > q	比较指针位置

不能对指针进行乘除运算，不能将两个指针相加。

三、指针与一维数组

数组名 a 就是指向首元素的指针常量（不可修改自身值）。

等价关系（核心！）

int a[5];
int *p = a;
 
// 以下写法两两等价：
a[i]    ≡  *(a + i)    ≡  p[i]    ≡  *(p + i)
&a[i]   ≡   a + i      ≡  &p[i]   ≡   p + i

理解：*(a + i) 就是 a[i]，因为 a 是首地址，a + i 是第 i 个元素的地址，* 取出该地址的值。

遍历数组的三种写法

// 下标法
for (i = 0; i < n; i++)
    printf("%d ", a[i]);
 
// 指针法（偏移）
for (i = 0; i < n; i++)
    printf("%d ", *(a + i));
 
// 指针法（移动）
for (p = a; p < a + n; p++)
    printf("%d ", *p);

数组名 vs 指针变量

	数组名 a	指针变量 p
能否修改自身值	❌ 不能 a++	✅ 可以 p++
sizeof	整个数组的字节数	指针本身的字节数（4/8）
&a	数组的地址（类型为数组指针）	指针变量的地址

四、指针与字符串

C 语言中字符串常量返回的是首字符的地址。

char *p = "Hello";       // p 指向字符串常量的首字符
char str[] = "Hello";    // str 是字符数组，内容可修改
 
// p[0] = 'h';  // 错误！字符串常量不可修改
// str[0] = 'h'; // 正确，字符数组可以修改

指针操作字符串常用模式

// 遍历字符串
char *p;
for (p = str; *p != '\0'; p++)
    printf("%c", *p);
 
// 拷贝字符串
void strcpy_ptr(char *dst, char *src)
{
    while (*src != '\0')
        *dst++ = *src++;
    *dst = '\0';
}
// 或更简洁：
void strcpy_ptr(char *dst, char *src)
{
    while (*dst++ = *src++);   // 同时复制和判断 \0
}

快速记忆

• *p++：先取 *p 的值，p 再往后移
• *++p：p 先后移，再取 *p 的值
• (*p)++：取 *p 的值，该值自增

五、指针与函数

指针作为参数

void swap(int *a, int *b)    // 传递地址
{
    int t = *a;
    *a = *b;
    *b = t;
}
// 调用：swap(&x, &y);

数组作为参数（等价于指针）

void func(int arr[]) { ... }   // 等价于
void func(int *arr)  { ... }

返回指针的函数

char *strcat(char *dst, const char *src)
{
    char *p = dst;
    while (*p) p++;
    while (*p++ = *src++);
    return dst;
}

函数指针（了解）

int (*pf)(int, int);        // pf 是指向函数的指针
pf = max;                   // pf 指向 max 函数
int result = pf(3, 5);      // 通过指针调用函数

六、指针数组（了解）

char *weekdays[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};
// weekdays[0] 指向 "Sun" 的首字符
// weekdays 是一个数组，元素类型是 char*

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作业示例

ex11-1：指针遍历——大写转换

#include<stdio.h>
int main()
{
    char s[100],*p;
    int i=0,imax=0;
    gets(s);
    while(s[i]!='\0')
    {
        if(s[i]>s[imax]) imax=i;     // 找到最大字符的位置
        i++;
    }
    p=&s[imax];                       // p 指向最大字符
    while(*p!='\0')
    {
        if('a'<=*p && *p<='z')
            *p=*p-32;                 // 小写转大写
        p++;
    }
    puts(s);
    return 0;
}

要点：

• 先用下标找到最大字符位置，再用指针操作后半段
• p++ 移动指针遍历字符串
• *p 解引用读写字符

ex11-2：指针过滤——提取小写字母

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int i,j,k;
    char a[80],b[80];
    gets(a);
    k=strlen(a);
    for(j=0,i=0;i<k;i++)
        if(a[i]>='a'&&a[i]<='z')
            b[j++]=a[i];       // 只有小写字母复制到 b
    b[j]='\0';
    puts(b);
    return 0;
}

要点：

• 虽然此题用下标法，但 j 作为独立写入下标体现了双指针思想
• 过滤后记得加 \0

ex11-3-1：指针实现字符串倒序

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char a[80];
    char *p,*q;
    gets(a);
    printf("倒序后的字符串为：");
    for(p=a,q=&a[strlen(a)-1]; p<q; p++,q--)
    {
        char t=*p;
        *p=*q;
        *q=t;
    }
    puts(a);
    return 0;
}

要点：

• p 指向头，q 指向尾
• p++, q-- → 两指针向中间靠拢
• 交换 *p 和 *q

ex11-4：指针找最长单词

#include<stdio.h>
int main()
{
    char a[500];
    int i=0,start=0,len=0,maxlen=0,maxstart=0;
    gets(a);
    while(a[i]!='\0')
    {
        if(a[i]==' '||a[i]=='.')
        {
            if(len>maxlen)
            {
                maxlen=len;
                maxstart=start;
            }
            start=i+1;     // 下一个单词的开始
            len=0;
        }
        else
            len++;
        i++;
    }
    for(i=0;i<maxlen;i++)
        printf("%c",a[maxstart+i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

要点：

• 以空格和句号作为单词分隔符
• 记录每个单词的起始位置和长度
• 最后用 maxstart 和 maxlen 输出最长单词

ex11-5：指针数组——字符串排序

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char a[5][80],t[80];
    int i,j;
    for(i=0;i<5;i++)
        gets(a[i]);
    for(i=0;i<4;i++)
        for(j=0;j<4-i;j++)       // 注意：代码原文有 bug
            if(strcmp(a[j],a[j+1])>0)
            {
                strcpy(t,a[j]);
                strcpy(a[j],a[j+1]);
                strcpy(a[j+1],t);
            }
    for(i=0;i<5;i++)
        puts(a[i]);
    return 0;
}

要点：

• 二维字符数组存储多个字符串
• strcmp 比较字符串大小
• strcpy 交换字符串内容
• 用冒泡排序对字符串排序

注意：原文内循环 j<4-i 写法应为 j<4-i（冒泡正确写法），但 << 显然误写。

ex14-1：指针参数——通过指针返回多个值

#include <stdio.h>
 
void sum_diff(float op1, float op2, float *psum, float *pdiff)
{
    *psum = op1 + op2;
    *pdiff = op1 - op2;
}
 
int main(void)
{
    float a, b;
    float sum, diff;
    scanf("%f %f", &a, &b);
    sum_diff(a, b, &sum, &diff);     // 传地址
    printf("%.2f %.2f\n", sum, diff);
    return 0;
}

要点：

• 函数通过指针参数”返回”两个值（C 语言只能 return 一个值）
• &sum、&diff 传地址给指针参数
• 函数内 *psum = ... 写入实参变量

ex14-2：综合——字符串删除字符（fgets版）

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
void delete_character(char str[], char ch)
{
    int i, j;
    for (i = 0, j = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (str[i] != ch) {
            str[j++] = str[i];
        }
    }
    str[j] = '\0';
}
 
int main(void)
{
    char str[1000];
    char ch;
    fgets(str, sizeof(str), stdin);         // 安全输入
    int len = strlen(str);
    if (len > 0 && str[len - 1] == '\n') {
        str[len - 1] = '\0';               // 去掉末尾的 \n
    }
    ch = getchar();
    delete_character(str, ch);
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

要点：

• fgets 比 gets 安全（指定最大长度）
• fgets 会保留换行符 \n，需手动去除
• 删除字符本质是覆盖（快慢指针）

ex14-3：指针实现 strmcpy（从第 m 个字符开始复制）

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
void strmcpy(char *t, int m, char *s)
{
    int len = strlen(t);
    if (m > len) {
        s[0] = '\0';         // 空字符串
    } else {
        strcpy(s, t + m - 1); // t+m-1 指向第 m 个字符
    }
}
 
int main()
{
    char t[1000], s[1000];
    int m;
    fgets(t, sizeof(t), stdin);
    t[strcspn(t, "\n")] = '\0';   // 去掉换行
    scanf("%d", &m);
    strmcpy(t, m, s);
    printf("%s\n", s);
    return 0;
}

要点：

• t + m - 1 → 地址偏移（第 m 个字符 = 下标 m-1）
• s[0] = '\0' → 产生空字符串
• strcspn 找到换行位置

ex14-4：回文判断

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int palindrome(char *s) {
    int i, len;
    len = strlen(s);
    for (i = 0; i < len / 2; i++) {
        if (s[i] != s[len - 1 - i]) {
            return 0;       // 不是回文
        }
    }
    return 1;               // 是回文
}
 
int main() {
    char s[100];
    scanf("%s", s);
    if (palindrome(s)) {
        printf("%s\n", s);
    } else {
        printf("NO\n");
    }
    return 0;
}

要点：

• 回文：正读反读一样的字符串
• 只需比较前一半和后一半是否对称
• s[i] vs s[len-1-i]

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作业重点

• 指针与数组等价：a[i] ≡ *(a + i) ≡ *(p + i) ≡ p[i]
• 数组名是指针常量不可自增；指针变量可以自增移动
• 指针算术以所指类型大小为单位
• 字符串常量不可修改（char *p = "Hello";），字符数组可修改
• *p++ 先取值再移动；*++p 先移动再取值
• 函数通过指针参数可以”返回”多个值
• sizeof(数组名) 是整个数组大小，sizeof(指针) 是指针大小（4/8）