swap(int *p1,int *p2)
{int temp;
temp=*p1;
*p1=*p2;
*p2=temp;
}
main()
{
int a,b;
int *pointer_1,*pointer_2;
scanf("%d,%d",&a,&b);
pointer_1=&a;pointer_2=&b;
if(a<b) swap(pointer_1,pointer_2);
printf("\n%d,%d\n",a,b);
}
对程序的说明：
swap是用户定义的函数，它的作用是交换两个变量（a和b）的值。swap函数的形参p1、p2是指针变量。程序运行时，先执行main函数，输入a和b的值。然后将a和b的地址分别赋给指针变量pointer_1和pointer_2，使pointer_1指向a，pointer_2指向b。
接着执行if语句，由于a〈b，因此执行swap函数。注意实参pointer_1和pointer_2是指针变量，在函数调用时，将实参变量的值传递给形参变量。采取的依然是“值传递”方式。因此虚实结合后形参p1的值为&a，p2的值为&b。这时p1和pointer_1指向变量a，p2和pointer_2指向变量b。
接着执行执行swap函数的函数体使*p1和*p2的值互换，也就是使a和b的值互换。
函数调用结束后，p1和p2不复存在（已释放）如图。
最后在main函数中输出的a和b的值是已经过交换的值。
请注意交换*p1和*p2的值是如何实现的。请找出下列程序段的错误：
swap(int *p1,int *p2)
{int *temp;
*temp=*p1; /*此语句有问题*/
*p1=*p2;
*p2=temp;
}
请考虑下面的函数能否实现实现a和b互换。
swap(int x,int y)
{int temp;
temp=x；
x=y;
y=temp;
}
如果在main函数中用“swap(a,b)；”调用swap函数，会有什么结果呢？请看下图所示。
【例10.4】请注意，不能企图通过改变指针形参的值而使指针实参的值改变。
swap(int *p1,int *p2)
{int *p;
p=p1;
p1=p2;
p2=p;
}
main()
{
int a,b;
int *pointer_1,*pointer_2;
scanf("%d,%d",&a,&b);
pointer_1=&a;pointer_2=&b;
if(a<b) swap(pointer_1,pointer_2);
printf("\n%d,%d\n",*pointer_1,*pointer_2);
}
其中的问题在于不能实现如图所示的第四步（d）。
【例10.5】输入a、b、c3个整数，按大小顺序输出。
swap(int *pt1,int *pt2)
{int temp;
temp=*pt1;
*pt1=*pt2;
*pt2=temp;
}
exchange(int *q1,int *q2,int *q3)
{ if(*q1<*q2)swap(q1,q2);
if(*q1<*q3)swap(q1,q3);
if(*q2<*q3)swap(q2,q3);
}
main()
{
int a,b,c,*p1,*p2,*p3;
scanf("%d,%d,%d",&a,&b,&c);
p1=&a;p2=&b; p3=&c;
exchange(p1,p2,p3);
printf("\n%d,%d,%d \n",a,b,c);
}
10.2.4 指针变量几个问题的进一步说明
指针变量可以进行某些运算，但其运算的种类是有限的。它只能进行赋值运算和部分算术运算及关系运算。
1. 指针运算符
1) 取地址运算符&:取地址运算符&是单目运算符，其结合性为自右至左，其功能是取变量的地址。在scanf函数及前面介绍指针变量赋值中，我们已经了解并使用了&运算符。
2) 取内容运算符*:取内容运算符*是单目运算符，其结合性为自右至左，用来表示指针变量所指的变量。在*运算符之后跟的变量必须是指针变量。
需要注意的是指针运算符*和指针变量说明中的指针说明符*不是一回事。在指针变量说明中，“*”是类型说明符，表示其后的变量是指针类型。而表达式中出现的“*”则是一个运算符用以表示指针变量所指的变量。
【例10.6】
main(){
inta=5,*p=&a;
printf ("%d",*p);
}
表示指针变量p取得了整型变量a的地址。printf("%d",*p)语句表示输出变量a的值。
2. 指针变量的运算
1) 赋值运算：指针变量的赋值运算有以下几种形式。
① 指针变量初始化赋值，前面已作介绍。
② 把一个变量的地址赋予指向相同数据类型的指针变量。
例如：
int a,*pa;
pa=&a; /*把整型变量a的地址赋予整型指针变量pa*/
③ 把一个指针变量的值赋予指向相同类型变量的另一个指针变量。
如：
int a,*pa=&a,*pb;
pb=pa; /*把a的地址赋予指针变量pb*/
由于pa,pb均为指向整型变量的指针变量，因此可以相互赋值。
④ 把数组的首地址赋予指向数组的指针变量。
例如：
int a[5],*pa;
pa=a;
(数组名表示数组的首地址，故可赋予指向数组的指针变量pa)
也可写为：
pa=&a[0]; /*数组第一个元素的地址也是整个数组的首地址， 也可赋予pa*/
当然也可采取初始化赋值的方法：
int a[5],*pa=a;
⑤ 把字符串的首地址赋予指向字符类型的指针变量。
例如：
char *pc;
pc="C Language";
或用初始化赋值的方法写为：
char *pc="C Language";
这里应说明的是并不是把整个字符串装入指针变量，而是把存放该字符串的字符数组的首地址装入指针变量。在后面还将详细介绍。
⑥ 把函数的入口地址赋予指向函数的指针变量。
例如：
int (*pf)();
pf=f; /*f为函数名*/
2) 加减算术运算
对于指向数组的指针变量，可以加上或减去一个整数n。设pa是指向数组a的指针变量，则pa+n,pa-n,pa++,++pa,pa--,--pa运算都是合法的。指针变量加或减一个整数n的意义是把指针指向的当前位置(指向某数组元素)向前或向后移动n个位置。应该注意，数组指针变量向前或向后移动一个位置和地址加1或减1在概念上是不同的。因为数组可以有不同的类型，各种类型的数组元素所占的字节长度是不同的。如指针变量加1，即向后移动1 个位置表示指针变量指向下一个数据元素的首地址。而不是在原地址基础上加1。例如：
int a[5],*pa;
pa=a; /*pa指向数组a，也是指向a[0]*/
pa=pa+2; /*pa指向a[2]，即pa的值为&pa[2]*/
指针变量的加减运算只能对数组指针变量进行，对指向其它类型变量的指针变量作加减运算是毫无意义的。
3) 两个指针变量之间的运算：只有指向同一数组的两个指针变量之间才能进行运算，否则运算毫无意义。
① 两指针变量相减：两指针变量相减所得之差是两个指针所指数组元素之间相差的元素个数。实际上是两个指针值(地址)相减之差再除以该数组元素的长度(字节数)。例如pf1和pf2是指向同一浮点数组的两个指针变量，设pf1的值为2010H，pf2的值为2000H，而浮点数组每个元素占4个字节，所以pf1-pf2的结果为(2000H-2010H)/4=4，表示pf1和 pf2之间相差4个元素。两个指针变量不能进行加法运算。 例如，pf1+pf2是什么意思呢?毫无实际意义。
② 两指针变量进行关系运算：指向同一数组的两指针变量进行关系运算可表示它们所指数组元素之间的关系。
例如：
pf1==pf2表示pf1和pf2指向同一数组元素；
pf1>pf2表示pf1处于高地址位置；
pf1<pf2表示pf2处于低地址位置。
指针变量还可以与0比较。
设p为指针变量，则p==0表明p是空指针，它不指向任何变量；
p!=0表示p不是空指针。
空指针是由对指针变量赋予0值而得到的。
例如：
#define NULL 0
int *p=NULL;
对指针变量赋0值和不赋值是不同的。指针变量未赋值时，可以是任意值，是不能使用的。否则将造成意外错误。而指针变量赋0值后，则可以使用，只是它不指向具体的变量而已。
【例10.7】
main(){
inta=10,b=20,s,t,*pa,*pb; /*说明pa,pb为整型指针变量*/
pa=&a; /*给指针变量pa赋值，pa指向变量a*/
pb=&b; /*给指针变量pb赋值，pb指向变量b*/
s=*pa+*pb; /*求a+b之和,(*pa就是a,*pb就是b)*/
t=*pa**pb; /*本行是求a*b之积*/
printf("a=%d\nb=%d\na+b=%d\na*b=%d\n",a,b,a+b,a*b);
printf("s=%d\nt=%d\n",s,t);
}
【例10.8】
main(){
int a,b,c,*pmax,*pmin; /*pmax,pmin为整型指针变量*/
printf("input three numbers:\n"); /*输入提示*/
scanf("%d%d%d",&a,&b,&c); /*输入三个数字*/
if(a>b){ /*如果第一个数字大于第二个数字．．．*/
pmax=&a; /*指针变量赋值*/
pmin=&b;} /*指针变量赋值*/
else{
pmax=&b; /*指针变量赋值*/
pmin=&a;} /*指针变量赋值*/
if(c>*pmax) pmax=&c; /*判断并赋值*/
if(c<*pmin) pmin=&c; /*判断并赋值*/
printf("max=%d\nmin=%d\n",*pmax,*pmin); /*输出结果*/
}
10.3 数组指针和指向数组的指针变量
一个变量有一个地址，一个数组包含若干元素，每个数组元素都在内存中占用存储单元，它们都有相应的地址。所谓数组的指针是指数组的起始地址，数组元素的指针是数组元素的地址。
10.3.1 指向数组元素的指针
一个数组是由连续的一块内存单元组成的。数组名就是这块连续内存单元的首地址。一个数组也是由各个数组元素(下标变量)组成的。每个数组元素按其类型不同占有几个连续的内存单元。一个数组元素的首地址也是指它所占有的几个内存单元的首地址。
定义一个指向数组元素的指针变量的方法，与以前介绍的指针变量相同。
例如：
int a[10]； /*定义a为包含10个整型数据的数组*/
int *p； /*定义p为指向整型变量的指针*/
应当注意，因为数组为int型，所以指针变量也应为指向int型的指针变量。下面是对指针变量赋值：
p=&a[0];
把a[0]元素的地址赋给指针变量p。也就是说，p指向a数组的第0号元素。
C语言规定，数组名代表数组的首地址，也就是第0号元素的地址。因此，下面两个语句等价：
p=&a[0];
p=a;
在定义指针变量时可以赋给初值：
int *p=&a[0];
它等效于：
int *p;
p=&a[0];
当然定义时也可以写成：
int *p=a;
从图中我们可以看出有以下关系：
p,a,&a[0]均指向同一单元，它们是数组a的首地址，也是0 号元素a[0]的首地址。应该说明的是p是变量，而a,&a[0]都是常量。在编程时应予以注意。
数组指针变量说明的一般形式为：
类型说明符 *指针变量名；
其中类型说明符表示所指数组的类型。从一般形式可以看出指向数组的指针变量和指向普通变量的指针变量的说明是相同的。
10.3.2 通过指针引用数组元素
C语言规定：如果指针变量p已指向数组中的一个元素，则p+1指向同一数组中的下一个元素。
引入指针变量后，就可以用两种方法来访问数组元素了。
如果p的初值为&a[0],则：
1) p+i和a+i就是a[i]的地址，或者说它们指向a数组的第i个元素。
2) *(p+i)或*(a+i)就是p+i或a+i所指向的数组元素，即a[i]。例如，*(p+5)或*(a+5)就是a[5]。
3) 指向数组的指针变量也可以带下标，如p[i]与*(p+i)等价。
根据以上叙述，引用一个数组元素可以用：
1) 下标法，即用a[i]形式访问数组元素。在前面介绍数组时都是采用这种方法。
2) 指针法，即采用*(a+i)或*(p+i)形式，用间接访问的方法来访问数组元素，其中a是数组名，p是指向数组的指针变量，其处值p=a。
【例10.9】输出数组中的全部元素。（下标法）
main(){
int a[10],i;
for(i=0;i<10;i++)
a[i]=i;
for(i=0;i<5;i++)
printf("a[%d]=%d\n",i,a[i]);
}
【例10.10】输出数组中的全部元素。（通过数组名计算元素的地址，找出元素的值）
main(){
int a[10],i;
for(i=0;i<10;i++)
*(a+i)=i;
for(i=0;i<10;i++)
printf("a[%d]=%d\n",i,*(a+i));
}
【例10.11】输出数组中的全部元素。（用指针变量指向元素）
main(){
int a[10],I,*p;
p=a;
for(i=0;i<10;i++)
*(p+i)=i;
for(i=0;i<10;i++)
printf("a[%d]=%d\n",i,*(p+i));
}
【例10.12】
main(){
int a[10],i,*p=a;
for(i=0;i<10;){
*p=i;
printf("a[%d]=%d\n",i++,*p++);
}
}
几个注意的问题：
1) 指针变量可以实现本身的值的改变。如p++是合法的；而a++是错误的。因为a是数组名，它是数组的首地址，是常量。
2) 要注意指针变量的当前值。请看下面的程序。
【例10.13】找出错误。
main(){
int *p,i,a[10];
p=a;
for(i=0;i<10;i++)
*p++=i;
for(i=0;i<10;i++)
printf("a[%d]=%d\n",i,*p++);
}
【例10.14】改正。
main(){
int *p,i,a[10];
p=a;
for(i=0;i<10;i++)
*p++=i;
p=a;
for(i=0;i<10;i++)
printf("a[%d]=%d\n",i,*p++);
}
3) 从上例可以看出，虽然定义数组时指定它包含10个元素，但指针变量可以指到数组以后的内存单元，系统并不认为非法。
4) *p++，由于++和*同优先级，结合方向自右而左，等价于*(p++)。
5) *(p++)与*(++p)作用不同。若p的初值为a，则*(p++)等价a[0]，*(++p)等价a[1]。
6) (*p)++表示p所指向的元素值加1。
7) 如果p当前指向a数组中的第i个元素，则
*(p--)相当于a[i--]；
*(++p)相当于a[++i]；
*(--p)相当于a[--i]。
10.3.3 数组名作函数参数
数组名可以作函数的实参和形参。如：
main()
{int array[10];
……
……
f(array,10);
……
……
}
f(int arr[],int n);
{
……
……
}
array为实参数组名，arr为形参数组名。在学习指针变量之后就更容易理解这个问题了。数组名就是数组的首地址，实参向形参传送数组名实际上就是传送数组的地址，形参得到该地址后也指向同一数组。这就好象同一件物品有两个彼此不同的名称一样。
同样，指针变量的值也是地址，数组指针变量的值即为数组的首地址，当然也可作为函数的参数使用。
【例10.15】
float aver(float *pa);
main(){
float sco[5],av,*sp;
int i;
sp=sco;
printf("\ninput 5 scores:\n");
for(i=0;i<5;i++) scanf("%f",&sco[i]);
av=aver(sp);
printf("average score is %5.2f",av);
}
float aver(float *pa)
{
int i;
float av,s=0;
for(i=0;i<5;i++) s=s+*pa++;
av=s/5;
return av;
}
【例10.16】将数组a中的n个整数按相反顺序存放。
算法为：将a[0]与a[n-1]对换，再a[1]与a[n-2] 对换……,直到将a[(n-1/2)]与a[n-int((n-1)/2)]对换。今用循环处理此问题，设两个“位置指示变量”i和j，i的初值为0，j的初值为n-1。将a[i]与a[j]交换，然后使i的值加1，j的值减1，再将a[i]与a[j]交换，直到i=(n-1)/2为止，如图所示。
程序如下：
void inv(int x[],int n) /*形参x是数组名*/
{
int temp,i,j,m=(n-1)/2;
for(i=0;i<=m;i++)
{j=n-1-i;< BR> temp=x[i];x[i]=x[j];x[j]=temp;}
return;
}
main()
{int i,a[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2};
printf("The original array:\n");
for(i=0;i<10;i++)
printf("%d,",a[i]);
printf("\n");
inv(a,10);
printf("The array has benn inverted:\n");
for(i=0;i<10;i++)
printf("%d,",a[i]);
printf("\n");
}
对此程序可以作一些改动。将函数inv中的形参x改成指针变量。
【例10.17】对例10.16可以作一些改动。将函数inv中的形参x改成指针变量。
程序如下：
void inv(int *x,int n) /*形参x为指针变量*/
{
int *p,temp,*i,*j,m=(n-1)/2;
i=x;j=x+n-1;p=x+m;
for(;i<=p;i++,j--)
{temp=*i;*i=*j;*j=temp;}
return;
}
main()
{int i,a[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2};
printf("The original array:\n");
for(i=0;i<10;i++)
printf("%d,",a[i]);
printf("\n");
inv(a,10);
printf("The array has benn inverted:\n");
for(i=0;i<10;i++)
printf("%d,",a[i]);
printf("\n");
}
运行情况与前一程序相同。
【例10.18】从0个数中找出其中最大值和最小值。
调用一个函数只能得到一个返回值，今用全局变量在函数之间“传递”数据。程序如下：
int max,min; /*全局变量*/
void max_min_value(int array[],int n)
{int *p,*array_end;
array_end=array+n;
max=min=*array;
for(p=array+1;p<array_end;p++)
if(*p>max)max=*p;
else if (*p<min)min=*p;
return;
}
main()
{int i,number[10];
printf("enter 10 integer umbers:\n");
for(i=0;i<10;i++)
scanf("%d",&number[i]);
max_min_value(number,10);
printf("\nmax=%d,min=%d\n",max,min);
}
说明：
1) 在函数max_min_value中求出的最大值和最小值放在max和min中。由于它们是全局，因此在主函数中可以直接使用。
2) 函数max_min_value中的语句：
max=min=*array;
array是数组名，它接收从实参传来的数组numuber的首地址。
*array相当于*（&array[0]）。上述语句与max=min=array[0];等价。
3) 在执行for循环时，p的初值为array+1,也就是使p指向array[1]。以后每次执行p++,使p指向下一个元素。每次将*p和max与min比较。将大者放入max，小者放min。
4) 函数max_min_value的形参array可以改为指针变量类型。实参也可以不用数组名，而用指针变量传递地址。
【例10.19】程序可改为：
int max,min; /*全局变量*/
void max_min_value(int *array,int n)
{int *p,*array_end;
array_end=array+n;
max=min=*array;
for(p=array+1;p<array_end;p++)
if(*p>max)max=*p;
else if (*p<min)min=*p;
return;
}
main()
{int i,number[10],*p;
p=number; /*使p指向number数组*/
printf("enter 10 integer umbers:\n");
for(i=0;i<10;i++,p++)
scanf("%d",p);
p=number;
max_min_value(p,10);
printf("\nmax=%d,min=%d\n",max,min);
}
归纳起来，如果有一个实参数组，想在函数中改变此数组的元素的值，实参与形参的对应关系有以下４种：
1) 形参和实参都是数组名。
main()
{int a[10];
……
f(a,10)
……
f(int x[],int n)
{
……
}
}
ａ和ｘ指的是同一组数组。
2) 实用数组，形参用指针变量。
main()
{int a[10];
……
f(a,10)
……
f(int *x,int n)
{
……
}
}
3) 实参、型参都用指针变量。
4) 实参为指针变量，型参为数组名。
【例10.20】用实参指针变量改写将n个整数按相反顺序存放。
void inv(int *x,int n)
{int *p,m,temp,*i,*j;
m=(n-1)/2;
i=x;j=x+n-1;p=x+m;
for(;i<=p;i++,j--)< BR> {temp=*i;*i=*j;*j=temp;}
return;
}
main()
{int i,arr[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2},*p;
p=arr;
printf("The original array:\n");
for(i=0;i<10;i++,p++)
printf("%d,",*p);
printf("\n");
p=arr;
inv(p,10);
printf("The array has benn inverted:\n");
for(p=arr;p<arr+10;p++)
printf("%d,",*p);
printf("\n");
}
注意：main函数中的指针变量p是有确定值的。即如果用指针变作实参，必须现使指针变量有确定值，指向一个已定义的数组。
【例10.21】用选择法对10个整数排序。
main()
{int *p,i,a[10]={3,7,9,11,0,6,7,5,4,2};
printf("The original array:\n");
for(i=0;i<10;i++)
printf("%d,",a[i]);
printf("\n");
p=a;
sort(p,10);
for(p=a,i=0;i<10;i++)
{printf("%d ",*p);p++;}
printf("\n");
}
sort(int x[],int n)
{int i,j,k,t;
for(i=0;i<n-1;i++)
{k=i;
for(j=i+1;j<n;j++)
if(x[j]>x[k])k=j;
if(k!=i)
{t=x[i];x[i]=x[k];x[k]=t;}
}
}
说明：函数sort用数组名作为形参，也可改为用指针变量，这时函数的首部可以改为：
sort(int *x,int n) 其他可一律不改。
10.3.4 指向多维数组的指针和指针变量
本小节以二维数组为例介绍多维数组的指针变量。
1. 多维数组的地址
设有整型二维数组a[3][4]如下：
0 1 2 3
4 5 6 7
8 9 10 11
它的定义为：
int a[3][4]={{0,1,2,3},{4,5,6,7},{8,9,10,11}}
设数组a的首地址为1000，各下标变量的首地址及其值如图所示。
前面介绍过，Ｃ语言允许把一个二维数组分解为多个一维数组来处理。因此数组a可分解为三个一维数组，即a[0]，a[1]，a[2]。每一个一维数组又含有四个元素。
例如a[0]数组，含有a[0][0]，a[0][1]，a[0][2]，a[0][3]四个元素。
数组及数组元素的地址表示如下：
从二维数组的角度来看，a是二维数组名，a代表整个二维数组的首地址，也是二维数组0行的首地址，等于1000。a+1代表第一行的首地址，等于1008。如图：
a[0]是第一个一维数组的数组名和首地址，因此也为1000。*(a+0)或*a是与a[0]等效的， 它表示一维数组a[0]0 号元素的首地址，也为1000。&a[0][0]是二维数组a的0行0列元素首地址，同样是1000。因此，a，a[0]，*(a+0)，*a，&a[0][0]是相等的。
同理，a+1是二维数组1行的首地址，等于1008。a[1]是第二个一维数组的数组名和首地址，因此也为1008。&a[1][0]是二维数组a的1行0列元素地址，也是1008。因此a+1,a[1],*(a+1),&a[1][0]是等同的。
由此可得出：a+i，a[i]，*(a+i)，&a[i][0]是等同的。
此外，&a[i]和a[i]也是等同的。因为在二维数组中不能把&a[i]理解为元素a[i]的地址，不存在元素a[i]。Ｃ语言规定，它是一种地址计算方法，表示数组a第i行首地址。由此，我们得出：a[i]，&a[i]，*(a+i)和a+i也都是等同的。
