C語(yǔ)言指針教學(xué)中常見(jiàn)錯(cuò)誤分析

段紅義

摘要：指針是C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，正確理解與使用指針是學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等后繼專業(yè)課程的基礎(chǔ)。從指針的定義及使用出發(fā)，通過(guò)舉例總結(jié)歸納指針使用過(guò)程中容易出錯(cuò)的地方及如何正確使用指針。

關(guān)鍵詞：C語(yǔ)言；指針；指針引用

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）04-0077-02

指針是C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容之一，是學(xué)好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的基礎(chǔ)，靈活掌握指針，可以編寫出簡(jiǎn)潔、緊湊、高效的程序。但是在實(shí)際教學(xué)中往往由于指針的概念抽象，學(xué)生理解起來(lái)比較困難，在使用過(guò)程中由于對(duì)指針概念的理解不到位，而經(jīng)常出錯(cuò)，甚至犯一些不必要的錯(cuò)誤。本文針對(duì)初學(xué)指針的學(xué)生容易出錯(cuò)及混淆的地方，結(jié)合簡(jiǎn)單的例子談?wù)勅绾握_使用指針及指針使用過(guò)程中常見(jiàn)的錯(cuò)誤。

1 指針概念的理解

指針是C語(yǔ)言中一種特殊的數(shù)據(jù)類型，指的是存儲(chǔ)器內(nèi)存單元的地址，每個(gè)內(nèi)存單元都對(duì)應(yīng)著一個(gè)特定的地址編號(hào)，一個(gè)內(nèi)存單元可以存放一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（二進(jìn)制代碼），計(jì)算機(jī)是通過(guò)內(nèi)存單元地址訪問(wèn)內(nèi)存單元中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。由于計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)的類型各不相同，不同類型的數(shù)據(jù)在存放到計(jì)算機(jī)內(nèi)存時(shí)都會(huì)占用不同個(gè)數(shù)且連續(xù)的存儲(chǔ)單元，計(jì)算機(jī)讀取該數(shù)據(jù)時(shí)將根據(jù)該數(shù)據(jù)的第一個(gè)存儲(chǔ)單元地址（首地址）和該數(shù)據(jù)的類型（決定訪問(wèn)幾個(gè)內(nèi)存單元數(shù)）訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)，以VC++6.0編譯器為例，char型數(shù)據(jù)占用1個(gè)存儲(chǔ)單元，int型數(shù)據(jù)占用4個(gè)連續(xù)的存儲(chǔ)單元，下面以例1為例進(jìn)行說(shuō)明。

例1：int a，b；a=80；b=90；

假設(shè)編譯系統(tǒng)為變量a分配的內(nèi)存單元的起始地址（首地址）為2050，變量a將占用2050～2053這四個(gè)連續(xù)的內(nèi)存地址所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元；同樣假設(shè)為變量b分配的內(nèi)存單元起始地址（首地址）為2054，變量b將占用2054～2057這四個(gè)連續(xù)內(nèi)存單元。對(duì)于a=80；語(yǔ)句來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)先找到數(shù)據(jù)a的起始地址2050，然后，根據(jù)a變量的數(shù)據(jù)類型將數(shù)據(jù)80寫入2050～2053這四個(gè)內(nèi)存單元中， 變量b 的值90寫入2054～2057這四個(gè)連續(xù)內(nèi)存單元。這是由系統(tǒng)按照變量名稱進(jìn)行的數(shù)據(jù)訪問(wèn)（稱為數(shù)據(jù)直接訪問(wèn)）（見(jiàn)圖1）。當(dāng)然，如果把變量a或b的起始地址放到指針變量p或q中，就可以間接通過(guò)變量p或q來(lái)訪問(wèn)變量a或b了（稱為數(shù)據(jù)間接訪問(wèn)）（見(jiàn)圖2），這就是能夠利用指針變量訪問(wèn)數(shù)據(jù)的原因。下面通過(guò)指針變量的定義來(lái)說(shuō)明如何正確使用指針。

2 指針變量的定義及正確使用

指針變量定義的語(yǔ)法格式：<指針變量所指對(duì)象的類型>*<指針變量名>[=<初始化>]；通過(guò)定義指針變量就可以來(lái)間接訪問(wèn)它所指向的對(duì)象。通過(guò)例2進(jìn)行說(shuō)明。

例2：int a；int *p=&a；*p=30；

語(yǔ)句int a；表示定義了一個(gè)普通的整形變量a，語(yǔ)句int *p=&a；表示定義了一個(gè)整型指針變量p，且其內(nèi)容為整型變量a的地址值，假設(shè)a的地址為2050。通過(guò)這兩條語(yǔ)句的定義，整型指針變量p就指向了整形變量a，那么就可以通過(guò)p間接訪問(wèn)其所指向的對(duì)象a了。語(yǔ)句*p=30；就是利用指針變量p訪問(wèn)數(shù)據(jù)a的方法，*稱為指針的間接引用運(yùn)算符，*p表示p所指向的對(duì)象即a，操作*p就像操作a一樣（操作結(jié)果見(jiàn)圖3），在給a賦值的時(shí)候可以使用a=30；也可以使用*p=30來(lái)操作。

[＼&＼&圖3 利用指針變量p訪問(wèn)變量a＼&圖4 指針未賦值錯(cuò)誤＼&]

2.1 指針變量在使用之前必須進(jìn)行賦值

定義指針變量的目的是使用指針變量，即利用指針變量訪問(wèn)它所指向的對(duì)象，所以指針變量在使用之前必須有一個(gè)確定的值，即把一個(gè)同類型的地址賦值給指針變量。因?yàn)闆](méi)有賦值的指針變量其內(nèi)容是一個(gè)隨機(jī)的地址值，該地址所對(duì)應(yīng)的單元可讀性未知，把一個(gè)數(shù)據(jù)寫入該地址中，容易造成無(wú)法估計(jì)的錯(cuò)誤。

例3：int *p；*p=80；在本例中，p在使用之前沒(méi)有進(jìn)行賦值，p沒(méi)有指向任何一個(gè)變量，其值為一個(gè)隨機(jī)的地址，假設(shè)編譯系統(tǒng)為p分配的值為1000，則執(zhí)行*p=80；后，將80寫入1000～1003這四個(gè)內(nèi)存單元中，有可能會(huì)造成對(duì)這四個(gè)內(nèi)存單元原數(shù)據(jù)的破壞，所以發(fā)生運(yùn)行錯(cuò)誤（見(jiàn)圖4）。可以進(jìn)行如下修改：

int a，*p；p=&a；*p=80；

2.2 指針變量與指針?biāo)笇?duì)象變量

指針變量與指針?biāo)笇?duì)象變量是兩個(gè)不同的變量，它們的類型是不同的。如：int a，*p；p=&a；p與*p是兩個(gè)不同數(shù)據(jù)，p是指針變量，而*p是p所指的對(duì)象即a。在指針定義過(guò)程中變量p前面的*表示p是一個(gè)指針變量，而在引用指針時(shí)*表示間接引用運(yùn)算符。在給指針賦值時(shí)，不能把一個(gè)普通的整形值直接賦給指針變量。

例4：int a=1000，*p；p=a；該例會(huì)提示類型不符錯(cuò)誤。因?yàn)閜的類型為int*型，而a的類型為int型?？梢宰鋈缦滦薷膇nt a=1000，*p；p=&a；

2.3 不同類型的指針不能相互賦值

指針是有類型的，給指針賦值，不但必須是一個(gè)地址，而且應(yīng)該是一個(gè)與該指針類型相符的變量或常量的地址。

例5：int *p；float a；p=&a；*p=80.5；printf（"%f＼n"，a）；本例試圖將p指向a，通過(guò)*p修改a的值，但是由于指針p與&a類型不符，因此輸出a的值并不是想要的結(jié)果，本例錯(cuò)在指針類型不符，p是一個(gè)整型指針變量，類型為int*，而&a是浮點(diǎn)型指針，類型為float *，故而不能通過(guò)一個(gè)指向整形的指針變量來(lái)操作非整形變量的數(shù)據(jù)。本例可做如下修改：float a=20.5，*p；p=&a；*p=80.5；printf（"%f＼n"，a）；。

2.4 指針變量在操作數(shù)組元素時(shí)需注意的地方

指針變量的一個(gè)重要的使用就是訪問(wèn)數(shù)組元素，當(dāng)一個(gè)指針變量指向一個(gè)一維數(shù)組時(shí)，指針變量加上或減去1個(gè)整數(shù)n，得到的值將是該指針指向前或指向后n個(gè)數(shù)據(jù)元素的地址，而不是普通意義上的加減運(yùn)算。

例6：int a [5]={1，2，3，4，5}，*p=a；*p=10；p=p+1；*p=20；*p++=30；

在本例中指針變量p的初始值為數(shù)組a的起始地址，即a[0]元素的地址。然后*p=10；使a[0]得值變?yōu)?0，執(zhí)行p=p+1；語(yǔ)句后，指針變量p將指向a[1]元素，故而*p=20；語(yǔ)句將使a[1]元素的值變?yōu)?0。最后一條語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程為：由于*和++為相同優(yōu)先級(jí)，并且結(jié)合性為從右向左結(jié)合，故而等價(jià)為執(zhí)行*（p++）=30；即等價(jià)于*p=30；p++；即先修改p指向?qū)ο骯[1]的值為30，而后將指針p加1，p最后將指向a[2]元素。如果最后一條語(yǔ)句為：*++p=30；則為*（++p）=30；等價(jià)于語(yǔ)句p=p+1；*p=30；使指針p先指向a[2]元素，然后修改a[2]元素的值為30。

在利用指針訪問(wèn)數(shù)組元素時(shí)，也要注意越界問(wèn)題，如例6所示，當(dāng)有語(yǔ)句*（p + 5 ）或*（p - 1 ）等書寫語(yǔ)句時(shí)都會(huì)發(fā)生數(shù)組元素訪問(wèn)越界的運(yùn)行錯(cuò)誤。

2.5 數(shù)組名是指針常量，不能當(dāng)變量使用

數(shù)組名也是一個(gè)指針，表示的是該數(shù)組的起始地址，即第一個(gè)數(shù)組元素的首地址。但是數(shù)組名是一個(gè)指針常量，其值在運(yùn)算過(guò)程中是不能修改的，只能作為右值來(lái)使用。

例7：利用數(shù)組名訪問(wèn)數(shù)組元素

int a [5]={10，20，30，40，50}；

for （int i = 0；i < 5；i + + ）

printf （″%d″， *（a + +）） ；

該例通過(guò)指針?lè)ㄒ敵鰯?shù)組中的每一個(gè)元素，但是由于a是一個(gè)常量，值不能在運(yùn)算時(shí)進(jìn)行修改，因此該例錯(cuò)在*（a + +）上?？梢赃M(jìn)行如下改正：

printf（″%d″， *（a + i ））；

3 結(jié)束語(yǔ)

指針是C語(yǔ)言的精華，內(nèi)容涉及比較多，在此只針對(duì)初學(xué)指針的學(xué)生容易出錯(cuò)的地方做了簡(jiǎn)單的舉例及說(shuō)明，在實(shí)際使用指針過(guò)程中，由于指針錯(cuò)誤往往比較隱蔽，難以發(fā)現(xiàn)，所以必須通過(guò)大量地上機(jī)調(diào)試相關(guān)程序，才能弄清指針程序的細(xì)節(jié)，提高指針的理解能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[2] 許永達(dá).C語(yǔ)言指針錯(cuò)誤的分析及調(diào)試[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013（3）：153-156.

[3] 楊智明.C語(yǔ)言指針使用分析[J].保山學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，31（2）：67-70.

[4] 夏偉偉.C語(yǔ)言指針用法的探討[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2014（21）：12-13，21.