C語(yǔ)言指向數(shù)組元素的指針
指向數(shù)組元素的指針和運(yùn)算法則
所謂指向數(shù)組元素的指針,其本質(zhì)還是變量的指針。因?yàn)閿?shù)組中的每個(gè)元素,其實(shí)都可以直接看成是一個(gè)變量,所以指向數(shù)組元素的指針,也就是變量的指針。
指向數(shù)組元素的指針不難,但很常用。我們用程序來(lái)解釋會(huì)比較直觀(guān)一些。
unsigned char number[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
unsigned char *p;
如果我們寫(xiě) p = &number[0];那么指針 p 就指向了 number 的第 0 號(hào)元素,也就是把number[0]的地址賦值給了 p,同理,如果寫(xiě) p = &number[1];p 就指向了數(shù)組 number 的第 1號(hào)元素。p = &number[x];其中 x 的取值范圍是 0~9,就表示 p 指向了數(shù)組 number 的第 x 號(hào)元素。指針本身,也可以進(jìn)行幾種簡(jiǎn)單的運(yùn)算,這幾種運(yùn)算對(duì)于數(shù)組元素的指針來(lái)說(shuō)應(yīng)用最多。
比較運(yùn)算。比較的前提是兩個(gè)指針指向同種類(lèi)型的對(duì)象,比如兩個(gè)指針變量 p 和 q它們指向了具有同種數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)組,那它們可以進(jìn)行 <,>,>=,<=,==等關(guān)系運(yùn)算。如果 p==q 為真的話(huà),表示這兩個(gè)指針指向的是同一個(gè)元素。
指針和整數(shù)可以直接進(jìn)行加減運(yùn)算。比如還是上邊我們那個(gè)指針 p 和數(shù)組 number,如果 p = &number[0],那么 p+1 就指向了 number[1],p+9 就指向了 number[9]。當(dāng)然了,如果 p = &number[9],p-9 也就指向了 number[0]。
兩個(gè)指針變量在一定條件下可以進(jìn)行減法運(yùn)算。如 p = &number[0]; q = &number[9];那么 q-p 的結(jié)果就是 9。但是這個(gè)地方大家要特別注意,這個(gè) 9 代表的是元素的個(gè)數(shù),而不是真正的地址差值。如果我們的 number 的變量類(lèi)型是 unsigned int 型,占 2 個(gè)字節(jié),q-p 的結(jié)果依然是 9,因?yàn)樗淼氖菙?shù)組元素的個(gè)數(shù)。
在數(shù)組元素指針這里還有一種情況,就是數(shù)組名字其實(shí)就代表了數(shù)組元素的首地址,也就是說(shuō):
p = &number[0];
p = number;
這兩種表達(dá)方式是等價(jià)的,因此以下幾種表達(dá)形式和內(nèi)容需要大家格外注意一下。
根據(jù)指針的運(yùn)算規(guī)則,p+x 代表的是 number[x]的地址,那么 number+x 代表的也是number[x]的地址。或者說(shuō),它們指向的都是 number 數(shù)組的第 x 號(hào)元素。
*(p+x)和*(number+x)都表示 number[x]。
指向數(shù)組元素的指針也可以表示成數(shù)組的形式,也就是說(shuō),允許指針變量帶下標(biāo),即 p[i]和*(p+i)是等價(jià)的。但是為了避免混淆與規(guī)范起見(jiàn),這里我們建議大家不要寫(xiě)成前者,而一律采用后者的寫(xiě)法。但如果看到別人那么寫(xiě),也知道是怎么回事即可。
二維數(shù)組元素的指針和一維數(shù)組類(lèi)似,需要介紹的內(nèi)容不多。假如現(xiàn)在一個(gè)指針變量 p和一個(gè)二維數(shù)組 number[3][4],它的地址的表達(dá)方式也就是 p=&number[0][0],有一個(gè)地方要注意,既然數(shù)組名代表了數(shù)組元素的首地址,那么也就是說(shuō) p 和 number 都是指數(shù)組的首地址。對(duì)二維數(shù)組來(lái)說(shuō),number[0],number[1],number[2]都可以看成是一維數(shù)組的數(shù)組名字,所以 number[0]等價(jià)于 &number[0][0], number[1]等價(jià)于 &number[1][0], number[2]等價(jià)于&number[2][0]。加減運(yùn)算和一維數(shù)組是類(lèi)似的,不再詳述。
指向數(shù)組元素指針的實(shí)例
在 C 語(yǔ)言里邊,sizeof()可以用來(lái)獲取括號(hào)內(nèi)的對(duì)象所占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù),雖然它寫(xiě)作函數(shù)的形式,但它并不是一個(gè)函數(shù),而是 C 語(yǔ)言的一個(gè)關(guān)鍵字,sizeof()整體在程序代碼中就相當(dāng)于一個(gè)常量,也就是說(shuō)這個(gè)獲取操作是在程序編譯的時(shí)候進(jìn)行的,而不是在程序運(yùn)行的時(shí)候進(jìn)行。這是一個(gè)實(shí)際編程中很有用的關(guān)鍵字,靈活運(yùn)用它可以為程序帶來(lái)更好的可讀性、易維護(hù)性和可移植性,在后續(xù)的例程學(xué)習(xí)中將會(huì)慢慢有所體會(huì)的。
sizeof()括號(hào)中可以是變量名,也可以是變量類(lèi)型名,其結(jié)果是等效的。而其更大的用處是與數(shù)組名搭配使用,這樣可以獲取整個(gè)數(shù)組占用的字節(jié)數(shù),就不用自己動(dòng)手計(jì)算了,可以避免錯(cuò)誤,而如果日后改變了數(shù)組的維數(shù)時(shí),也不需要再到執(zhí)行代碼中逐個(gè)修改,便于程序的維護(hù)和移植。
下面我們提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的串口演示例程,可以體驗(yàn)一下指針和 sizeof()的用法。例程首先接收上位機(jī)下發(fā)的命令,根據(jù)命令值分別把不同數(shù)組的數(shù)據(jù)回發(fā)給上位機(jī),程序還用到了指針的自增運(yùn)算,也就是+1 運(yùn)算,大家可以認(rèn)真考慮一下指針 ptrTxd 在串口發(fā)送的過(guò)程中的指向是如何變化的。在上位機(jī)串口調(diào)試助手中分別下發(fā) 1、2、3、4,就會(huì)得到不同的數(shù)組回發(fā),注意這里都用十六進(jìn)制發(fā)送和十六進(jìn)制顯示。
此外,這個(gè)程序還應(yīng)用到一個(gè)小技巧,大家要學(xué)會(huì)使用。我們前邊講了串口發(fā)送中斷標(biāo)志位 TI 是硬件置位,軟件清零的。通常來(lái)講,我們想一次發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候,就需要把第一個(gè)字節(jié)寫(xiě)入 SBUF,然后再等待發(fā)送中斷,在后續(xù)中斷中再發(fā)送剩余的數(shù)據(jù),這樣我們的數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程就被拆分到了兩個(gè)地方——主循環(huán)內(nèi)和中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi),無(wú)疑就使得程序結(jié)構(gòu)變得零散了。這個(gè)時(shí)候,為了使程序結(jié)構(gòu)盡量緊湊,在啟動(dòng)發(fā)送的時(shí)候,不是向 SBUF 中寫(xiě)入第一個(gè)待發(fā)的字節(jié),而是直接讓 TI=1,注意,這時(shí)候會(huì)馬上進(jìn)入串口中斷,因?yàn)橹袛鄻?biāo)志位置 1 了,但是串口線(xiàn)上并沒(méi)有發(fā)送任何數(shù)據(jù),于是,我們所有的數(shù)據(jù)發(fā)送都可以在中斷中進(jìn)行,而不用再分為兩部分了。大家可以在程序中體會(huì)一下這個(gè)技巧的好處。
純文本復(fù)制
#include
bit cmdArrived = 0; //命令到達(dá)標(biāo)志,即接收到上位機(jī)下發(fā)的命令
unsigned char cmdIndex = 0; //命令索引,即與上位機(jī)約定好的數(shù)組編號(hào)
unsigned char cntTxd = 0; //串口發(fā)送計(jì)數(shù)器
unsigned char *ptrTxd; //串口發(fā)送指針
unsigned char array1[1] = {1};
unsigned char array2[2] = {1,2};
unsigned char array3[4] = {1,2,3,4};
unsigned char array4[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};
void ConfigUART(unsigned int baud);
void main(){
EA = 1; //開(kāi)總中斷
ConfigUART(9600); //配置波特率為 9600
while (1){
if (cmdArrived){
cmdArrived = 0;
switch (cmdIndex){
case 1:
ptrTxd = array1; //數(shù)組 1 的首地址賦值給發(fā)送指針
cntTxd = sizeof(array1); //數(shù)組 1 的長(zhǎng)度賦值給發(fā)送計(jì)數(shù)器
TI = 1; //手動(dòng)方式啟動(dòng)發(fā)送中斷,處理數(shù)據(jù)發(fā)送
break;
case 2:
ptrTxd = array2;
cntTxd = sizeof(array2);
TI = 1;
break;
case 3:
ptrTxd = array3;
cntTxd = sizeof(array3);
TI = 1;
break;
case 4:
ptrTxd = array4;
cntTxd = sizeof(array4);
TI = 1;
break;
default:
break;
}
}
}
}
/* 串口配置函數(shù),baud-通信波特率 */
void ConfigUART(unsigned int baud){
SCON = 0x50; //配置串口為模式 1
TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位
TMOD |= 0x20; //配置 T1 為模式 2
TH1 = 256 - (11059200/12/32)/baud; //計(jì)算 T1 重載值
TL1 = TH1; //初值等于重載值
ET1 = 0; //禁止 T1 中斷
ES = 1; //使能串口中斷
TR1 = 1; //啟動(dòng) T1
}
/* UART 中斷服務(wù)函數(shù) */
void InterruptUART() interrupt 4{
if (RI){ //接收到字節(jié)
RI = 0; //清零接收中斷標(biāo)志位
cmdIndex = SBUF; //接收到的數(shù)據(jù)保存到命令索引中
cmdArrived = 1;//設(shè)置命令到達(dá)標(biāo)志
}
if (TI){ //字節(jié)發(fā)送完畢
TI = 0; //清零發(fā)送中斷標(biāo)志位
if (cntTxd > 0){ //有待發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),繼續(xù)發(fā)送后續(xù)字節(jié)
SBUF = *ptrTxd; //發(fā)出指針指向的數(shù)據(jù)
cntTxd--; //發(fā)送計(jì)數(shù)器遞減
ptrTxd++; //發(fā)送指針遞增
}
}
}