指针在《C程序设计》教学中的应用研究

李翠莲

(吕梁学院离石师范分校， 山西 离石 033000)

指针在《C程序设计》课程教学中是必须掌握的重点教学内容之一，是C程序设计的精华[1]，但也是应用广泛、使用灵活、功能强大、掌握难度大、最容易出现错误的知识点。熟练掌握并能够准确应用指针进行程序设计是驾驭C程序设计的标志，在进行程序设计时巧妙的利用指针能够设计出高效、简洁的程序，对问题的处理可达到事半功倍的效果。

一、指针的定义

(一)数组的使用

数组是具有相同数据类型的数据依次存储在连续的内存空间中，在编写程序时可以使用循环算法遍历处理数组中的每个元素，使编制的程序简洁、高效[3]，数组的本质是数据存储在连续的存储空间中，利用连续地址的特点访问存储空间，编程时只要知道存储空间的首地址和数据个数，编程时访问第一个数据后，利用地址变量=首地址±i访问连续的存储空间，从而可以利用循环算法遍历数组中的每个元素。如下算法实现给100个连续的存储空间存放02、12、22……992共100个数，代码简洁、高效：

int GradeArr[100];

for(int i = 0; i < 100; i++)

GradeArr[i] = i * i;

(二)指针的定义

在计算机科学技术中，指针(Pointer)是程序设计语言中的一种数据类型，它利用地址值直接指向(points to)计算机内存中的一个存储单元，通过地址直接指向存储单元(即变量单元)中的数据故称为“指针”。C程序设计利用指针取代汇编语言或机器语言直接访问存储单元，在编写系统软件和硬件控制程序中有非常强大的功能，所以指针是C语言的精华，利用指针可以操控硬件，只要知变量的首地址和变量的个数，就可以用循环算法遍历其中的数据(有关指针的定义使用等知识点略)。

二、利用指针访问变量中的数据

(一)整形变量循环算法访问

分析一组变量：int a = 3,b = 8 ,c = 51 ,d = 88,e = 125;其各变量的地址值连续并相差值为4，如表1，用“a地址值-i”算法实现遍历5个变量值，从表可以看出C语言在连续声明变量时采用从右到左以压栈的方式开辟存储空间，变量地址值内存中是连续的，可以利用连续的特点采用循环算法访问a、b、c、d、e五个变量中的值，如下一个循环语句等价于5条printf语句，运行结果如图1：

图1 连续整形变量运行结果

表1 a、b、c、d、e变量的地址

int a = 3,b = 8 ,c = 51 ,d = 88,e = 125;

for(int i = 0;i < 5;i++)

printf("%c = %d ",97 + i,*(&a - i));∥“&a - i”指针

(二)字符型变量循环算法访问

上述5个字符变量声明后，用指针连续访问的核心算法为：&a - i * 4(其中i=0，1，2，3，4)，实现语句如下：

char a = ‘A’,b = ‘B’ ,c = ‘C’ ,d = ‘D’,e = ‘E’;

for(int i = 0;i < 5;i++)

printf("%c = %d ",97 + i,*(&a - i * 4));∥“&a - i *4”指针

上述程序运行结果如图2。

图2 连续字符型变量运行结果

三、利用指针实现函数值的多值返回

计算机中函数是模块化程序设计基础，它是一段固定程序，也称其为子程序，能实现特定功能的算法。函数的最主要特征是只有一个入口和一个出口，入口即函数所带的各个参数，把函数的参数值传递到子程序中，作为算法处理的对象，出口即函数经过运算后的结果返回到主调用函数处，程序语言规定一个函数只能返回0或1个返回值。在实际问题中有时要求函数算法结果影响主调函数的几个值，如对整形数组中数据进行排序，实质要求返回多个值与函数规定相矛盾，巧妙利用数组的首地址和数组元素个数作为函数的参数可以实现，该方法实质是采用指针来实现。

利用变量指针作为函数参数可以实现主调函数多变量的数据排序，如对于a = 3,b =51 ,c = 8三个变量通过函数实现a、b、c变量值从大到小排序，用传统函数传递数值参数无法实现，而巧妙利用指针该功能很容易实现。实现代码如下，排序结果如图2：

#include

void ThreeChange(int *,int *,int *);∥声明排序函数ThreeChange，函数参数为指针

void main()

{

int a = 3,b =51 ,c = 8;

ThreeChange(&a,&b,&c);∥调用ThreeChange函数

printf(" a = %d b = %d c = %d ",a,b,c);∥输出a、b、c的值

}

∥排序函数ThreeChange的定义，接收3个指针变量

void ThreeChange(int * x,int * y,int * z)

{

int temp;

∥实现a的值存储最大值

if(*x < *y )

{

if(*y < *z)

{

temp = *x;

*x = *z;

*z = temp;

}

else

{

temp = *x;

*x = *y;

*y = temp;

}

}

∥实现y中存储最大值

if(*y < *z)

{

temp = *y;

*y = *z;

*z = temp;

}

}

四、结语

在C语言中，指针是其中的精髓，也是掌握的难点，只要真正掌握并理解了指针，在程序设计教学中能够讲清讲透彻各知识点，在软件开发中，能够灵活利用指针编写特殊类型的算法，可以编制执行效率高的应用软件和系统软件，并且充分利用指针操作硬件的特性，可以开发硬件控制系统和实时操作要求高的系统。本文只列举了指针在整型变量、字符型变量、函数中的一些应用，指针在字符串处理、函数、结构体、文件操作、堆栈等中也有很强的应用，期望本文的知识总结在教学中起到灵活利用指针的作用，在编写程序时灵活利用指针实现高效的程序。

图3 a、b、c变量值排序结果