第八章指標

第八章指標 • 8-1 指標 • 8-2 動態變數與陣列 • 8-3 綜合範例

第八章指標 截至目前為止，我們介紹的資料型別有2-3節基本資料型別、第七章的陣列型別及結構型別，本章8-1節將介紹另一個進階資料型別，稱為指標(Pointer)。筆者也將在8-2節中說明如何使用指標及malloc( )函式，以便在執行階段動態的配置記憶體。

8-1 指標 指標型別是所有高階語言所沒有的資料型別，它的優點是指標型別直接與記憶體打交道，如此可以提升程式的執行效率。指標型別的宣告指標型別的宣告比較特殊，它必須藉助一種指標運算子（*），其宣告語法如下：資料型別　*指標變數；資料型別可以是3-2節的基本資料型別，指標變數可以是一個合法的變數名稱。例如，以下式子即宣告ptr是一個整數的指標變數。 int *ptr；經過以上宣告之後，ptr即可指向任一整數變數位址，例如， int a=5； prt = &a;

則ptr指向整數a的位址，往後即可使用*ptr代表整數a。例如，以下敘述則ptr指向整數a的位址，往後即可使用*ptr代表整數a。例如，以下敘述可印出*ptr的值。 printf (“%d”, *ptr)；若硬要印出ptr的值，如以下敘述： printf (“%d”, ptr)；則沒有意義了。因為ptr的值會隨著不同的機器與不同的執行次數而有不同的值。所以，在指標型別中，我們並不在意ptr所在位址，在意的是*ptr 的值。

指標與一維陣列 接著我們要談如何使用指標型別存取陣列的值。例如，程式中若包含以下的宣告： int *ptr; int a[5]={3, 8, 6, 2, 5}; ptr = a; 　　　　或 ptr = &a[0]; 則表示宣告ptr是一種指標型別，ptr本身是一個位址，*ptr才是一個值，其中ptr=a的效果就是將ptr指向a[0]的位址，&符號是取址的意思。所以若經以上設定， printf(“%d”, *ptr); 將可得3，若要得下一個陣列值，則應將指標向後移一個位置，例如： ptr++; /* ptr=ptr+1 */ printf(“%d”, *ptr); 或 printf(“%d”, ptr[1]); 均可得到結果8。其次，上式若只純粹取值，亦可以下式表示： printf(“%d”, *(ptr+1));

範例8-1a 同範例7-1c,但改用指標型別處理陣列的值。範例8-1b 請以指標型別重做泡沫排序法。

指標與二維陣列 二維陣列在人們眼中通常用於處理二維的行列表格，但電腦內部的記憶體中，是以一維的方式排列，所以雖然是二維的陣列，但在電腦記憶體中已轉為一維的方式儲存，二維陣列以指標處理的步驟是先指定第一元素給指標變數，如下所示： int *ptr, a[4][3]; ptr = &a[0][0]; /* 不能寫成ptr=a */ 其次，若要存取其值，只要使用陣列名稱與適當的位移即可。例如，以下敘述可設定第ｉ列第j行元素等於5。 *( *(a+i ) + j) =5; /* 不能寫成 * ( *ptr+i ) + j = 5 */ 上式若要以ptr表示，則應使用以下敘述將二維排列轉為一維的直線列，其中3是第一維的行個數。 *( ptr + 3*i + j ) =5; /* 不能寫成 * ( a + 3*i + j ) = 5 */

以上敘述將二維的列與行轉為一維的直線排列，如下表所示，括號內為以上敘述將二維的列與行轉為一維的直線排列，如下表所示，括號內為二維（列、行），括號外的為一維直線的位移量。範例8-1c 請以指標重做範例7-1g的學生成績統計。

8-2　動態變數與陣列 變數與陣列除了可於設計階段佈置外，亦可於執行階段再產生，於設計階段所佈置好的變數或陣列稱為靜態變數或陣列；於執行階段產生的，則稱為動態變數或陣列。為什麼要有動態變數或陣列呢?那是因為有些情況，於程式設計階段，並不知道要預留多大的陣列，若不管使用者所需要的陣列大小為何，通通宣告一個最大值，則非常浪費記憶體，此時即可使用本節所要介紹的動態變數與陣列。本節將介紹如何利用指標及簡單的malloc( )函式，動態的取得程式執行時所需的記憶體。 • 動態變數及陣列使用步驟有三：宣告變數及陣列、動態產生變數及陣列、以及動態變數及陣列的存取，最後是釋放動態記憶體。分別說明如下：

宣告變數及陣列變數 動態陣列變數的宣告同一般陣列，如以下敘述可宣告一個edi變數，其型別為int。 int * edi; 以下敘述，可宣告一個edi變數，其型別為pData。 pData * edi; pData型別定義如下： struct pData { char *name; int age; }; 以下敘述可宣告一個edi陣列變數，其型別為pData。 pData * edi[2]; 以下敘述可宣告一個edi的二維陣列，其型別為pData。 pData * edi[3][2];

動態產生變數及陣列 使用標頭檔＜stdlib.h＞中已宣告的malloc( )函式及free( )函式，於程式執行時直接向記憶體要空間及釋放空間。如果陣列有100個int，我們就必須明白的告訴記憶體100個int需要多少個 bytes，如下列程式片段所示： edi = malloc ( n * sizeof(int) ); /* n=100 */ 釋放記憶體由於動態陣列是在程式執行時，直接向記憶體要求取得的，因此在程式結束前，必須釋放出所取得的記憶體，如下所示。 free (edi); 存取動態陣列動態陣列的使用與上節所介紹的指標存取相同，值得注意的是，動態向記憶體要求取得的記憶體時並沒有進行初始化的動作，所配置到的記憶體預設值不一定為0，因此在使用動態陣列時，要特別注意初始值的設定。

範例8-2a 示範動態變數的用法。範例8-2b 示範動態陣列的使用。本例於設計階段並不知使用者所要輸入的個數，所以採用動態陣列逐一配置記憶體。範例8-2c 示範動態一維陣列的產生及資料的存取。範例8-2d 示範動態二維陣列的產生。範例8-2e 示範兩個矩陣相加。

8-3 綜合範例 矩陣相乘若有矩陣A23如下，我們稱為2列3行、記為A23，其中共有6個元素，每個元素編號如下：　 A23 = a11 a12 a13 a21 a22 a23 矩陣要能進行相乘，必須第一個矩陣的行數等於第二個矩陣的列數，且相乘結果的列數要等於第一個矩陣的列數；結果的行數等於第二個矩陣的行數。如下式為A矩陣乘以B矩陣的行列數目表示法。 Anm × Bmp = Cnp 其次，若有矩陣如下： Cnp = Anm × Bmp 則任一子集合Cnp如下： m Cnp =  Ank × Bkp k=1

範例8-3 示範矩陣相乘。

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