數(shù)組與指針

1、,,數(shù)組與指針,1.空間分類(lèi)2.為什么用指針3.指針的定義及使用方式4.指針的訪問(wèn)方式(即變量操作的本質(zhì))5.數(shù)組同指針的關(guān)系6.數(shù)組和指針作為函數(shù)的參數(shù)和返回值,?？臻g堆空間,空間分類(lèi),數(shù)組-物理空間存放的本質(zhì),定義數(shù)組就是申請(qǐng)了一塊連續(xù)的內(nèi)存空間。用戶可操作的空間大小等于數(shù)組元素*每個(gè)元素所占的空間大小。數(shù)組元素連續(xù)存放在這塊空間中。如： int intarray[5];占用了20個(gè)字節(jié)，因?yàn)槊總€(gè)整型數(shù)占四個(gè)字節(jié)。

2、如給intarray[3]賦值為3，如果這塊空間的起始地址為100，那么在內(nèi)存中的情況是：當(dāng)你引用變量intarray[idx]時(shí)，系統(tǒng)計(jì)算它的地址100+idx*4，對(duì)該地址的內(nèi)容進(jìn)行操作。,參照幾何坐標(biāo)系,數(shù)組下標(biāo)超界問(wèn)題,C/C++語(yǔ)言不檢查數(shù)組下標(biāo)的超界。如定義數(shù)組 int intarray[10]; 合法的下標(biāo)范圍是0 – 9，但如果你引用intarray[10]，系統(tǒng)不會(huì)報(bào)錯(cuò)。如數(shù)組intarray 的起始地址是100

3、0，當(dāng)引用intarray[10]時(shí)，系統(tǒng)對(duì)1040號(hào)內(nèi)存進(jìn)行操作。而1040可能是另一個(gè)變量的地址解決方法(1) 由程序員自己控制。在對(duì)下標(biāo)變量進(jìn)行操作前，先檢查下標(biāo)的合法性。 (2) 利用容器等,數(shù)組的缺點(diǎn),必須知道數(shù)組的確定類(lèi)型和空間大小，才能定義數(shù)組。數(shù)組的大小受到棧大小的限制。通常棧的大小是2M。,指針的概念,如在某一程序中定義了 int x = 2;如系統(tǒng)給x分配的空間是1

4、000號(hào)單元，則指向x的指針是另一個(gè)變量p，p中存放的數(shù)據(jù)為10001000號(hào)單元的內(nèi)容有兩種訪問(wèn)方式：訪問(wèn)變量x (直接訪問(wèn))訪問(wèn)變量p指向的單元的內(nèi)容(間接訪問(wèn)),定義指針變量,定義指針變量要告訴編譯器該變量中存放的是一個(gè)地址。指針變量的主要用途是提供間接訪問(wèn)，因此也需要知道指針指向的單元的數(shù)據(jù)類(lèi)型指針變量的定義 類(lèi)型標(biāo)識(shí)符 *指針變量； 如：int *intp; double *doublep;

5、 int *p, x, *q;,類(lèi)型標(biāo)識(shí)符的作用？？,指針變量的操作,如何讓指針指向某一變量？因?yàn)槲覀儾恢老到y(tǒng)分配給變量的真正地址是什么。用取地址運(yùn)算符 “&” 解決。如表達(dá)式 “&x” 返回的是變量 x 的地址。如：intp = &x;& 運(yùn)算符后面不能跟常量或表達(dá)式。如 &2 是沒(méi)有意義的，&(m * n + p )。也是沒(méi)有意義的如何通過(guò)指針變量處理和改變它所指向

6、的單元的值？用地址解析運(yùn)算符 “*” 解決。如 *intp 表示的是 intp 指向的這個(gè)單元的內(nèi)容。如：*intp = 5 等價(jià)于 x = 5在對(duì) intp 使用引用運(yùn)算之前，必須先對(duì) intp 賦值,指針實(shí)例,如有：int X, *intp, Y;X=3;Y=4;intp=&X;,如執(zhí)行：*intp=Y+4;,注意：不能用 intp=100;因?yàn)槲覀冇肋h(yuǎn)不知道變量存儲(chǔ)的真實(shí)地址，而且程序每次運(yùn)行變量地址

7、可能都不同。,指針使用,指針變量可以指向不同的變量。如上例中intp指向x，我們可以通過(guò)對(duì)intp的重新賦值改變指針的指向。如果想讓intp指向y，只要執(zhí)行intp=&y就可以了。這時(shí)，intp與x無(wú)任何關(guān)系。同類(lèi)的指針變量之間可相互賦值，表示二個(gè)指針指向同一內(nèi)存空間。空指針指針沒(méi)有指向任何空間空指針用常量NULL表示，NULL的值一般賦為0不能引用空指針指向的值野指針(沒(méi)有初始化的指針),指針變量的使用,設(shè)有定義

8、 int x, y; int *p1,*p2;,執(zhí)行語(yǔ)句：x=23;y=234;,執(zhí)行語(yǔ)句：p1=&x;p2=&y;,執(zhí)行語(yǔ)句：*p1=34;p2=p1;,指針實(shí)例,有以下結(jié)構(gòu),比較執(zhí)行 p1=p2和 *p1= *p2后的不同結(jié)果。,指針的初始化,指針在使用前必須初始化。和別的變量一樣，定義指針不初始化是一個(gè)比較普通的錯(cuò)誤。沒(méi)有初始化的指針可能指向任意地址，對(duì)這些指針作操作可能會(huì)導(dǎo)致程序

9、錯(cuò)誤(野指針)。NULL是一個(gè)特殊指針值，稱為空指針。它的值為0。它可被用來(lái)初始化一個(gè)指針，表示不指向任何地址。,思考：int *p; *p = 5; 有什么問(wèn)題？,指針與數(shù)組,在C++中，指針和數(shù)組關(guān)系密切，幾乎可以互換使用數(shù)組名可以看成是常量指針，對(duì)一維數(shù)組來(lái)說(shuō)，數(shù)組名是數(shù)組的起始地址，也就是第一個(gè)元素的地址如執(zhí)行了p=array，則p與array是等價(jià)的，對(duì)該指針可以進(jìn)行任何有關(guān)數(shù)組下標(biāo)的操作,數(shù)組實(shí)際訪問(wèn)方式： C+

10、+語(yǔ)言的下標(biāo)運(yùn)算符[ ]是以指針作為操作數(shù)的，fibon[i]被編譯系統(tǒng)解釋為*(fibon+i)即表示為fibon所指(固定不可變)元素向后第i個(gè)元素。無(wú)論以下標(biāo)方式或指針?lè)绞酱嫒?shù)組元素時(shí)，系統(tǒng)都是轉(zhuǎn)換為指針?lè)椒▽?shí)現(xiàn)。,通過(guò)指針訪問(wèn)數(shù)組時(shí)，下標(biāo)有效范圍由程序員自己檢查。,數(shù)組元素的指針表示,方法3： for ( p=a; p<a+10; ++p ) cout << *p ;,方法2：

11、 for ( i=0; i<10; ++i ) cout << *(a+i);,方法1: for ( i=0; i<10; ++i ) cout << a[i];,方法4： for ( p=a, i=0; i<10; ++i ) cout << *(p+i);,方法5: for (

12、 p=a, i=0; i<10; ++i ) cout << p[i] ;,下列程序段 有無(wú)問(wèn)題？ for ( i=0; i<10; ++i ) { cout << *a ; ++a; },,指針同樣可以進(jìn)行”++”,”--“運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果也是指向后一個(gè)或前一個(gè)數(shù)組元素。,*但是有”++”和”--”的表達(dá)式往往容易出錯(cuò)

13、，必須小心使用，如：y=*pfib++;由于后”++”的優(yōu)先級(jí)高于”*”，所以該表達(dá)式等效于y=*(pfib++)，又因是后”++”，所以y中取值為*pfib，而pfib增1后指向下一個(gè)元素。這條語(yǔ)句在C++中是常用的。千萬(wàn)不可誤解為將pfib所指目標(biāo)增1。,動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配,什么時(shí)候需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存？實(shí)例：順序?qū)σ慌募M(jìn)行解析，但是不知道文件的大小，如何建立緩沖區(qū)？參看一個(gè)人臉檢測(cè)的Ground Truth文件格式,C語(yǔ)言方

14、法malloc函數(shù)原型：void * malloc(size_t n);n是要分配的內(nèi)存的大小(字節(jié)為單位)，返回值是分配內(nèi)存的塊的首地址,關(guān)鍵代碼：int * array;array = (int *)malloc(10 * sizeof(int));注意：?jiǎn)挝?，?nèi)存大小不能寫(xiě)成數(shù)組元素的個(gè)數(shù),需要注意的問(wèn)題(1)malloc函數(shù)是一個(gè)庫(kù)函數(shù)，它并不是C語(yǔ)言中的關(guān)鍵字：需要頭文件才可以使用該函數(shù)并不是所有的

15、平臺(tái)都可以使用該函數(shù)，尤其是一些單片機(jī)系統(tǒng),free函數(shù)原型：void free(void * p);p是要釋放的已分配內(nèi)存的塊的首地址,釋放一塊動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存：例如：int *p;p = (int *)malloc(sizeof(int));free(p);,動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)與釋放,Ｃ＋＋中由new 和 delete兩個(gè)運(yùn)算符替代- 運(yùn)算符new用于進(jìn)行內(nèi)存申請(qǐng)： 申請(qǐng)動(dòng)態(tài)變量：p = new type; 申

16、請(qǐng)動(dòng)態(tài)數(shù)組：p = new type[size]; 申請(qǐng)動(dòng)態(tài)變量并初始化：p = new type(初值) - 運(yùn)算符delete 釋放 new分配的內(nèi)存： 釋放動(dòng)態(tài)變量：delete p; 釋放動(dòng)態(tài)數(shù)組：delete [] p;,//為簡(jiǎn)單變量動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，并作初始化int main(){ int *p; p = new int(99); //動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，并將99作為初始化值賦給它 c

17、out<< *p; delete p; return 0;},動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)與釋放,//動(dòng)態(tài)字符串的使用int main(){int *p; char *q; p = new int(5); q = new char[10]; strcpy(q, "abcde"); cout << *p << endl; cout << q <<

18、endl; delete p; delete [ ]q; return 0;},輸出結(jié)果：5abcde,動(dòng)態(tài)分配的檢查,new操作的結(jié)果是記錄申請(qǐng)到的空間的起始地址及大小(隱式)當(dāng)系統(tǒng)空間用完時(shí)，new操作可能失敗new操作失敗時(shí)，返回空指針/NULL,動(dòng)態(tài)內(nèi)存申請(qǐng)與釋放,//動(dòng)態(tài)分配檢查int main(){ int *p; p = new int; if( p== NULL ) //if (

19、 NULL == p ) { cout << "allocation failure\n"; return 1; } *p = 20; cout << *p; delete p; return 0;},assert宏,assert()宏在標(biāo)準(zhǔn)頭文件cassert中 assert()有一個(gè)參數(shù)，表示斷言為真的表達(dá)式，預(yù)處理器產(chǎn)生測(cè)試

20、該斷言的代碼。如果斷言不是真，則在發(fā)出一個(gè)錯(cuò)誤消息后程序會(huì)終止。,#include #include //包含assert宏的頭文件int main(){ int *p; p = new int; assert ( p != 0 ); //p等于0，則退出程序 *p=20; cout << *p; delete p; return 0;},內(nèi)存分配的進(jìn)一步介紹,靜態(tài)分配：對(duì)全局

21、變量和靜態(tài)變量，編譯器為它們分配空間，這些空間在整個(gè)程序運(yùn)行期間都存在自動(dòng)分配：函數(shù)內(nèi)的局部變量空間是分配在系統(tǒng)的棧工作區(qū)。當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時(shí)，空間被分配；當(dāng)函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，空間被釋放動(dòng)態(tài)分配：在程序執(zhí)行過(guò)程中需要新的存儲(chǔ)空間時(shí)，可用動(dòng)態(tài)分配的方法向系統(tǒng)申請(qǐng)新的空間，當(dāng)不再使用時(shí)用顯式的方法還給系統(tǒng)。這部分空間是從被稱為堆的內(nèi)存區(qū)域分配。,內(nèi)存泄漏,動(dòng)態(tài)變量是通過(guò)指針間接訪問(wèn)的。如果該指針被修改，這個(gè)區(qū)域就被丟失了。堆管理器認(rèn)為你在繼續(xù)

22、使用它們，但你不知道它們?cè)谀睦铮@稱為內(nèi)存泄露。為了避免出現(xiàn)孤立的區(qū)域，應(yīng)該明白地告訴堆管理器這些區(qū)域不再使用?？梢圆捎胐elete操作，它釋放由new申請(qǐng)的內(nèi)存。當(dāng)釋放了內(nèi)存區(qū)域，堆管理器重新收回這些區(qū)域，而指針仍然指向堆區(qū)域，但不能再使用指針指向的這些區(qū)域。要確保在程序中同一個(gè)區(qū)域釋放一次。釋放內(nèi)存對(duì)一些程序不重要，但對(duì)有些程序很重要。如果你的程序要運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間，而且存在內(nèi)存泄漏，這樣程序會(huì)耗盡所有內(nèi)存，直至崩潰。,動(dòng)態(tài)空間

23、分配示例,輸入一批數(shù)據(jù)，計(jì)算它們的和。數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)在設(shè)計(jì)程序時(shí)尚無(wú)法確定。存儲(chǔ)一批數(shù)據(jù)應(yīng)該用數(shù)組，但C++語(yǔ)言的數(shù)組大小必須是固定的。該問(wèn)題有兩個(gè)解決方案：開(kāi)設(shè)一個(gè)足夠大的數(shù)組，每次運(yùn)行時(shí)只使用一部分。缺點(diǎn)：浪費(fèi)空間用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)量申請(qǐng)一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組,#include int main(){ int *p, i, n, sum=0; cout > n; p = new int[n]; if

24、 ( p == NULL ) return 1; for ( i=0; i> p[i]; for( i=0; i<n; ++I ) sum += p[i];　cout << "Number of elements:" << n << endl; cout << "Sum of the elements:" &l