指標

講師: 李根逸 (Ken-Yi Lee), E-mail: feis.tw@gmail.com

指標

【第七講】

!225

課程⼤大綱

沒有指標的世界

指標使⽤用的情境 _[P.228]

指標的基礎

指標變數宣告 (type *) [P.232]

取址運算⼦子 (&) [P.233]

間接運算⼦子 (*) [P.234]

指標與函式

函式傳值呼叫 _[P.235]

函式傳址呼叫 _[P.236]

傳值還是傳址 ? [P.238]

指標與陣列

!226

沒有『指標』的世界

『指標』是⼀一種資料型態，⽤用來儲存『記憶體位址』

⼀一般情況下，我們是不需要『指標』這種東⻄西的。

但是 C 語⾔言中為了解決某些問題或提昇程式效率，

在某些情況下需要使⽤用『指標』。

先來看看有什麼問題是以前不能處理的：

在被呼叫的函式中修改⾮非該函式內的變數內容 直接複製陣列

例如呼叫函式時要將陣列作為函式引數複製到函式內

直接複製字串

例如呼叫函式時要將字串作為函式引數複製到函式內

動態配置記憶體

例如要動態改變陣列的⼤大⼩小

!227

指標使⽤用的情境 ^[1]

在被呼叫的函式中修改⾮非該函式內的變數內容

當我們將變數送⼊入函式執⾏行時，是使⽤用『傳值呼叫』的

⽅方式。意味著變數的值會被當做引數值⽽而複製⼀一份進函 式內部做為參數。在函式內部對參數做任何的變動不會 改變到原本的引數值：

void addone(int n) {
 n = n+1;


}



int main() {
 int a = 3;


addone(a); /* 複製 a 的值給 addone */


printf(“%d”, a);


return 0;


}

對 addone 來說他只是得到⼀一個整數的複製 品，無法知道整數原本存放的地⽅方或來源

!228

指標使⽤用的情境 ^[2]

直接複製陣列：

!

!

例如在呼叫函式時要將陣列作為函式引數複製到函式內

：

!229

int v[5] = {1, 2, 3, 4, 5};


int n[5];


n = v; // 語法錯誤 void print(int n[3]) {


for (int i = 0; i < 3; ++i) {
 printf(“%d ”, n[i]);


}
}

int main() {


int v[3] = {1, 2, 3};


print(v);


printf(“\n”);


return 0;


}

指標使⽤用的情境 ^[3]

直接複製字串：

!

!

例如在呼叫函式時要將字串作為函式引數複製到函式內

：

!230

char v[6] = “Hello”;


char n[6];


n = v; // 語法錯誤 void print(char n[6]) {


for (int i = 0; i < 5; ++i) {
 printf(“%c”, n[i]);


}
}

int main() {


char v[6] = “Hello”;


print(v);


printf(“\n”);


return 0;


}

C ⾵風格字串是利⽤用陣列的⽅方式儲存

指標使⽤用的情境 ^[4]

動態配置記憶體

動態改變陣列⼤大⼩小

!

!

!

我們在儲存資料前需要先配置記憶體，如果在⼀一開始 未知資料的總數時，我們要怎麼配置？

例如要寫⼀一個程式，讓使⽤用者輸⼊入任意筆資料後儲存起 來要怎麼辦？

!231

int v[5];


int n[10];


v = n; // 語法錯誤

指標變數宣告 (type *)

指標 (Pointer) 是 C/C++ 語⾔言的⼀一⼤大特⾊色，是⼀一 種儲存記憶體位址的資料型態

指標變數宣告語法 :

資料型態 *變數名稱

;

表⽰示變數名稱内存放的是⼀一存放該資料型態值的記憶體位址

宣告指標變數與其他變數的差別 :

int count;

!

!

int *countAddr ;

(int)


??

count

(int *)


??

countAddr

!232

(存 int 值)

(存存 int 值的位址)

2293620

2293624

取址運算⼦子 (&)

變數宣告後依照資料型態會佔據⼀一定的記憶體空間，

並具有⼀一個在記憶體的位址。我們可以利⽤用取址運算

⼦子 (&) 去取得變數的記憶體位址 :

int

int

!233

表⽰示式 資料型態 值

count int 9

&count int * 2293620 countAddr int * 2293620 (int)


9

count

(int *)

2293620

countAddr

2293620

2293624

(int)
 9

count

countAddr

2293620

2293624

相對地，我們可以利⽤用間接運算⼦子 (*) 從位址取得 位於該位址的變數

int

int

int

間接運算⼦子 (*)

!234

表⽰示式 資料型態 值

count int 9

&count int * 2293620 countAddr int * 2293620

*countAdd

r int 9

result int 9

(int)
 9

count

(int *)

2293620

countAddr

2293620

2293624

(int)
 9

count

countAddr

2293620

2293624

注意這裡出現的兩個星號 (*) 不同！

【範例】pointer.cpp

函式傳值呼叫

當我們將變數送⼊入函式執⾏行時，是使⽤用『傳值呼叫』

的⽅方式。意味著變數的值會被當做引數值⽽而複製⼀一份 進函式內部做為參數。在函式內部對參數做任何的變 動不會改變到原本的引數值：

void addone(int n) {
 n = n+1;


return;


}



int main() {
 int a = 3;


addone(a); /* 複製 a 的值給 addone */


printf(“%d”, a);


return 0;


}

對 addone 來說他只是得到⼀一個整數，無法 知道整數原本存放的地⽅方或來源

!235

函式傳址呼叫

我們可以將變數的『記憶體位址』作為引數值複製進

⼊入函式執⾏行。此時在函式內部對參數⽤用『間接運算⼦子』

指定新的值時就會改變原本的變數值。

其實這也是函式傳值呼叫的⼀一種，只是該值是個位址

void addone(int *n) {
 *n = *n+1;


return;


}



int main() {
 int a = 3;


addone(&a); /* 複製 a 所在位址給 addone */


printf(“%d”, a);


return 0;


}

對 addone 來說他得到了⼀一個位址，經由間 接運算⼦子 (*) 可以取得並指定該位址上的值

可以看成 C 語⾔言只能⽤用複製傳值的

⽅方式呼叫函式，⽽而位址也是⼀一種值

!236

【範例】交換與排序

試寫⼀一函式 void swap(int *, int *)，將輸⼊入的兩 個整數參數的值交換

例如:

a = 1，b = 2，執⾏行完 swap 後，a = 2, b = 1

!

試寫⼀一函式 void sort(int *, int *)，將輸⼊入的兩 個整數參數的值由⼩小到⼤大排

例如:

a = 1，b = 2，執⾏行完 sort 後，a = 1, b = 2 a = 2，b = 1，執⾏行完 sort 後，a = 1, b = 2

!237

【範例】sort.cpp

【範例】swap.cpp

傳值還是傳址？

簡⾔言之，在 C 語⾔言裡如果你想要讓其他函式可以幫 你修改變數的值時就需要傳該變數的位址

傳值的設計讓不同函式之間的⾮非全域變數是完全沒有關 係的、是不會互相影響的，可以避免污染與干涉！

要藉由『呼叫函式』來修改⺫⽬目前所在函式的變數值有兩 個⽅方式：

接收回傳值：

!

傳送變數的位址 ：

!

能傳值就傳值，可以避免函式之間的間接汙染！

變數位址就好像變數真實的名字⼀一樣，得到的函式可以 為所欲為！

var = func();

func(&var); ^{傳陣列只能傳址}

!238

【範例】讀出與印出

試寫兩函式，其中 read 函式可讀⼊入⼀一成績，並⽤用 show 函式將成績印出

#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


void read(int *);


void show(int);


int main() {
 int grade;


read(&grade);


show(grade);


system(“pause”);


return 0;


}

!239

#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


int read();


void show(int);


int main() {


int grade = read();


show(grade);


system(“pause”);


return 0;


}

【範例】read_show.cpp

接收回傳值 傳送變數位址

指標與陣列 ^[1]

指標與陣列關係相當密切，似乎是⼀一體的兩⾯面，但是

⼜又有著蠻多的不同：

int

int

(int)


?? (int)


?? (int)


?? (int)


?? (int)


??

2293624 ²²⁹³⁶28 ²²⁹³⁶32 ²²⁹³⁶36

v[0] v[1] v[2] v[3] v[4]

v

(int [5])
 2293620


vptr

(int *)
 2293620

v[0] 等於 *vptr


v[1] 等於 *(vptr+1)
 v[2] 等於 *(vptr+2)
 v[3] 等於 *(vptr+3)

等於 vptr[0] 等於 *v


等於 vptr[1] 等於 *(v+1)
 等於 vptr[2] 等於 *(v+2)
 等於 vptr[3] 等於 *(v+3)

2293620

2293616 2293620

(int *) (int *) (int *) (int *) (int *) (int (*)[5])

(int **)

!240

指標與陣列 ^[2]

指標與陣列的關係：

陣列型態可以轉型為指向該陣列第⼀一個元素的指標

指標可以像陣列⼀一樣使⽤用 [] 運算⼦子來存取記憶體，此 時會以該指標指向的變數做為陣列的第⼀一個元素，以該 指標指向的變數資料型態做為陣列元素型態

指向陣列元素的指標可以對整數做 + 或 - 運算：

加 N：指標會指向往後⾛走 N 個元素 減 N：指標會指向往前⾛走 N 個元素

對兩個指向同陣列元素的指標做 - 的算術運算：

得到兩個指標分別指向的元素差了幾號

!241

【範例】⽐比⼤大⼩小

寫⼀一個可以讓使⽤用者輸⼊入五個整數，回傳最⼤大值的函 式 max1v:

int

!

!

寫⼀一個可以讓使⽤用者輸⼊入任意個整數，回傳最⼤大值的 函式 max2v:

int

可以⽤用指標變數來接收陣列的位址值

!242

【範例】max.cpp 除了要傳⼊入起始位址，還要傳⼊入元素個數

【範例】⽤用指標對陣列存取 ^[1]

將下述程式迴圈的部份⽤用指標改寫：

int main() {
 int v[10];


for (int i = 0; i < 10; i++) {
 v[i] = 0;


}
 return 0;


}

int main() {
 int v[10];


int *p = v;


for (int i = 0; i < 10; i++) {
 *p = 0;


p++;


}
 return 0;


}

!243

【範例】⽤用指標對陣列存取 ^[2]

將下述程式迴圈的部份⽤用指標改寫：

int main() {
 int v[10];


for (int *p = v; p != &v[10]; p++) {
 *p = 0;


}
 return 0;


}

int main() {
 int v[10];


for (int i = 0; i < 10; i++) {
 v[i] = 0;


}
 return 0;


}

!244

有⽐比較好嗎？

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!248