Microsoft PowerPoint - 13_指標、資料傳遞2.pptx

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1 1 2 指標 Lecture 13 指標函式呼叫的資料傳遞 (III) 傳址指標與陣列 Pointer 3 4 指標 / 指位器 (Pointer) 變數 int a; 整數型別, 名稱為 a 變數是為了使用記憶體資源來儲存資料與進行運算所有的變數都佔有記憶體空間記憶體可視為一個很大的一維陣列, 單位是 byte 問題一個 4KB 的電腦, 其記憶體位置 ( 編號 ) 從 0 至? 4 x = 4095 一台 1MB 的電腦, 其記憶體位置從 0 至? 1 x 1024 x = GB 1,024 MB 1,048,576 KB 1,073,741,824 Bytes 5 6 指標 (Pointer) 變數宣告 int a; 整數型別, 名稱為 a, 由型別知其佔記憶體大小 sizeof() float b; 浮點數, 名稱為 b, 由型別可知其佔記憶體大小記憶體在記憶體 ( 陣列 ) 裡每個元素都有一個索引稱為記憶體位置 (address) a 變數佔了四個 byte, 從位址 1024 開始 b 變數佔了四個 byte, 從位址 2100 開始 a b 指標 / 指位器 (Pointer) 指標 / 指位器 int a, b; int *ptra, *ptrb; ptra 是一個變數, 其型別為整數的指標 (int *), 此變數的值為一個記憶體位址 (address), 且該記憶體位址上所儲存的資料為整數 (int) 資料我們常說 ptra 指向一個整數 ptrb 是一個變數, 其型別為整數的指標 (int *), 此變數的值為一個記憶體位址 (address), 且該記憶體位址上所儲存的資料為整數 (int) 資料 a b 1

2 7 8 a=3 b= cpp ptra=0021f878 ptrb=0021f86c int a = 3; float b = 3; 每個變數通常有獨立的記 int *ptra = &a; 憶體位置 float *ptrb = &b; 在印出指標的值時, 是以 16 進位方式印出的 cout << "a=" << a << endl; cout << "b=" << b << endl; cout << "ptra=" << ptra << endl; cout << "ptrb=" << ptrb << endl; 13-1.cpp 的說明 9 10 指標 (Pointer) 相關之運算子 * 宣告時 int *ptra; 1) 宣告名稱為 ptra 的變數為一指標變數, 以後簡稱為指標,2) ptra 變數內容存放的值為一個記憶體位置,3) 其指到的位址所存放的資料為整數型別 int 的資料執行時 C = (*ptra); 將 ptra 所指到的資料取出並存入 C *ptra = 3; 將 3 存入 ptra 所指到的變數裡 * 稱為 dereference ( 反參照或翻為取值運算子 ) 指標 (Pointer) 相關之運算子 & 宣告時宣告一個變數為其它的變數的參考 (reference) e.g. int &a = b; 執行時取得一變數之記憶體位置 (e.g. &a, &b), 稱為取址運算子 a b cpp int a=3; int *ptra = &a; int **pptra = &ptra; int **pptra; 宣告一變數, 名稱為 pptra pptra 為一個指標變數其指向的資料型別為 int* 視為 int* *pptra; 較好理解 a=3 ptra=0015fcb8 pptra=0015fcac 13-2.cpp 的說明 cout << "a=" << a << endl; cout << "ptra=" << ptra << endl; cout << "pptra=" << pptra << endl; 每個變數通常佔據獨立的記憶體位置每個變數都可以透過取址運算子得到其記憶體位址 2

3 13 14 指標 (Pointer) 相關之運算子 * 宣告時 int *ptra; 1) 宣告名稱為 ptra 的變數為一指標變數,2) 其內容存放的值為記憶體位置,3) 其指到的位址所存放的資料為整數型別的資料執行時 (*ptra); 得到 ptra 所指到的記憶體位址內的資料 *ptra = 3; 將 3 存入 ptra 所指到的記憶體位址 * 稱為 dereference ( 翻為取值運算子 ) 13-3.cpp int a=3; int *ptra = &a; cout << a; cout << ptra; cout << *ptra; *ptra = 4; cout << a; 輸出 a 的值輸出 ptra 的值輸出 ptra 指到的記憶體的值將 ptra 指到的記憶體內容填入 4 輸出 a 的值, 此時 a 的值為? 有了指標後, 一個變數 (a) 可以被其它變數 (*ptra) 所改變或使用練習 float *ptrb; int *ptrc; float b; // 1. 請宣告一 ptrb 變數, 其型別為指向 float 型別的指標 ptrb = &b; // 2. 請宣告一 ptrc 變數, 其型別為指向 int 型別的指標 ptrc=(int*)&b; // 3. 請透過取址運算子 (&), 將 b 變數的記憶體位置存入 ptrb // 4. 請透過取址運算子 (&), 將 b 變數的記憶體位置存入 ptrc // 5. 請利用取值運算子 (*), 將 3.14 存入 ptrb 所指向的記憶體位置 // 6. 請將 b 變數的值列印出來 // 7. 請將 ptrc 指標所指向記憶體位置之值列印出來 (*ptrb) = 3.14; cout << (*ptrc); 請解釋或回答 double qq = 3.14; double *q = &qq; int a = 5; int *b = &a; int **c = &b; int ***d = &c; int *z = 0; *q = ; q = 0; ***d = 200; cout << a; 以下述敍何者 ok? 何者不 ok? b=6.02; *b = 9.03; b=q; b = (int*) q; **c = 4; &a = 0; c = 0; d = 200; d = (int***) 200; c = &z; b = *c; b = **d; 參考 (Reference) * 在程式執行時, 為取值運算子 * 在變數宣告時, 代表其宣告的變數為指標變數 int b = 4; int *a = &b; (*a) = 3; int *q, r, s; q 為指標變數 ;r, s 為兩個整數變數 int *q, *r, *s; q, r, s 為三個指標變數 & 在程式執行時, 為取址運算子 & 在變數宣告時? 指標 (Pointer) 相關之運算子 & 宣告時宣告一個變數為其它的變數的參考 (reference) 可以把它想為一個變數的分身執行時取得一變數之記憶體位置 (e.g. &a, &b), 稱為取址運算子 a b 3

4 cpp int a = 3; int &b = a; cout << &a << endl; cout << &b << endl; 0026F8F8 0026F8F cpp 的說明宣告 b 為一參考型別的變數, 其參考的變數為 a 分別將 a, b 兩個變數的記憶體位址印出來, 發現它們完全一樣故說 b 為 a 的分身或別名也因此, 改變其中一個變數的值, 另一個出來的值也跟著改變, 因為他們實質上為同一個變數, 只是他們有著不一樣的名字指標與參考的用途參考 (reference) 用來在不同的函式之間傳遞資料指標 (pointer) 用來在不同的函式之間傳遞資料 ( 一般變數陣列 ) 用來進行動態的記憶體配置 13-5.cpp void swap(int *a, int *b); int a = 3; int b = 7; cout << "a=" << a << ", b=" << b << endl; swap(&a, &b); cout << "a=" << a << ", b=" << b << endl; cpp void swap(int *a, int *b) { cout << *a << ", " << *b << endl; int tmp = *a; *a = *b; *b = tmp; cout << *a << ", " << *b << endl; a=3, b=7 3, 7 7, 3 a=7, b=3 小結呼叫方 (caller) 呼叫函式時, 傳入資料的方式有三種 : 傳值呼叫 (call by value) 傳址呼叫 (call by address) 傳參考呼叫 (call by reference) 傳值呼叫 int func(int a) { a*=10; return a; 此範例亦為傳址呼叫 (call by address), 在 swap 函式得到兩個變數的地址, 並將此兩地址上的變數值作交換, 所以主程式中的兩個變數值也跟著被交換了 int a = b; int b=4, int a = func(b); 只能回傳一個資料, 並在呼叫方以一變數透過 = 加以接收 4

5 25 26 小結傳址呼叫 int func(int *a) { (*a)*=10; return (*a); int *a = &b; 小結傳參考呼叫 int func(int &a) { a*=10; return a; int &a = b; int b=4, int a = func(&b); 可以回傳一個以上的資料, 只要在參數列之傳址方式傳入的資料就可以被函式裡修改, 而呼叫方的資料也因此被修改另外也可 return 資料給呼叫方此種方法寫出來的程式比較不美麗 int b=4, int a = func(b); 可以回傳一個以上的資料, 只要在參數列之傳址方式傳入的資料就可以被函式裡修改, 且結果會反應在呼叫方另外也可 return 資料給呼叫方陣列與指標 Array vs. Pointer 13-6.cpp i=0, A[i]=5, &A[i]=0029FA28, b[i]=5 i=1, A[i]=4, &A[i]=0029FA2C, b[i]=4 i=2, A[i]=3, &A[i]=0029FA30, b[i]=3 i=3, A[i]=2, &A[i]=0029FA34, b[i]=2 i=4, A[i]=1, &A[i]=0029FA38, b[i]=1 int A[5] = {5,4,3,2,1; int *b=&a[0]; for(int i=0;i<5;i++) { cout << "i=" << i; cout << ", A[i]=" << A[i]; cout << ", &A[i]=" << &A[i]; cout << ", b[i]=" << b[i] << endl; cpp 的說明 13-6.cpp 的說明 int *b=&a[0] int *b; b = &A[0]; 將 A[0] 元素的記憶體位址, 以取址運算子得到, 並將之存入 b 這個指標裡亦可說令 b 指標指向 A 陣列的第 1 個元素 ( 索引為 0), 即其陣列的開頭 cout << ", &A[i]=" << &A[i]; 可以利用取址運算子 & 取出陣列每個元素的記憶體位置, 可以從程式執行結果發現陣列的每個相鄰元素其記憶體位置為連續的 cout << ", b[i]=" << b[i] << endl; 使用指標時, 除了可使用取值運算子 * 取得其指向的記憶體內的資料外, 亦可把它當陣列使用, 取出連續記憶體內的資料 b[0] b[1] b[2] b[3] b[4] 5

6 cpp i=0, A[i]=5, &A[i]=0029FA28, b[i]=5 i=1, A[i]=4, &A[i]=0029FA2C, b[i]=4 i=2, A[i]=3, &A[i]=0029FA30, b[i]=3 i=3, A[i]=2, &A[i]=0029FA34, b[i]=2 i=4, A[i]=1, &A[i]=0029FA38, b[i]=1 int A[5] = {5,4,3,2,1; int *b=a; for(int i=0;i<5;i++) { cout << "i=" << i; cout << ", A[i]=" << A[i]; cout << ", &A[i]=" << &A[i]; cout << ", b[i]=" << b[i] << endl; 13-7.cpp 陣列名 A 本身即為一個指標, 指到陣列最開始元素位置 A[0] 與 *A 的動作完全一樣, 即取得 A 這個指標所指到的位置上之資料 A[1] 則是取出 A 這個指標指向的元素的下一個元素資料會等同於 *(A+1) 我們之後會介紹指標的算術運算在宣告 int *b 時, 我們將 A 的值 (A 陣列的開頭位置 ) 設給 b: int *b = A; int *b; b = A; 所以,b 可視為 A 陣列的別名分身指標可當成一維陣列來存取使用 13-8.cpp i=0, A[i+2]=3, &A[i+2]=002EFCFC, &b[i]=002efcfc, b[i]=3 i=1, A[i+2]=2, &A[i+2]=002EFD00, &b[i]=002efd00, b[i]=2 i=2, A[i+2]=1, &A[i+2]=002EFD04, &b[i]=002efd04, b[i]=1 int A[5] = {5,4,3,2,1; int *b=&a[2]; for(int i=0;i<3;i++) { cout << "i=" << i; cout << ", A[i+2]=" << A[i+2]; cout << ", &A[i+2]=" << &A[i+2]; cout << ", &b[i]=" << &b[i]; cout << ", b[i]=" << b[i] << endl; cpp 陣列 int A[5]; A[0], A[1], A[2], A[3], A[4] int *b = &A[2]; int *b; b = &A[2]; 此敍述將 A[2] 這個陣列元素的記憶體位置取出, 並存入 b 指標中也因此, *b b[0] A[2] 皆為相同的資料 (3) 又因為, 陣列資料在記憶體內是連續存放, 且 C/C++ 允許指標當陣列來使用, 所以 : b[0] A[2] b[1] A[3] b[2] A[4] 練習 int A[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10; //1. 宣告一個整數指標變數 b( 一指標變數, 其指向資料為整數型別 ) //2. 請寫一個迴圈, 將 A 陣列完整列印出來 //3. 請將 b 指標指向 A 陣列內第 3 個元素 int *b; for(int i=0;i<10;i++) { cout << a[i] << " "; b = &A[2]; //4. 請寫迴圈, 把 b 指標當成一維陣列使用, 印出 b[0] 至 b[4] 指標與陣列在前面已經看到我們可以把陣列的名字當指標用, 也可以把指標當陣列使用所以, 我們可以把陣列當成是指標變數傳遞給函式去使用在以下範例中, 即將陣列當成是指標傳入函式中由於指標指向陣列的開頭, 函式裡可以存取到陣列中的每一個元素 for(int i=0;i<5;i++) { cout << b[i] << " "; 6

7 cpp cpp 補充說明 void printarray(int n, const int *a); int A[5] = {5,4,3,2,1; printarray(5, A); A[1] = 3; printarray(5, A); printarray(3, A); printarray(2, &A[2]); void printarray(int n, const int *a) { for(int i=0;i<n;i++) { cout << a[i] << " "; cout << endl; 一般而言, 陣列都是以指標方式 (int *a) 傳入函式作運算因為指標為記憶體位置, 所以是無法知道該陣列大小的, 也因此通常都會再傳遞一個陣列大小的資訊 (n), 以讓函式作參考, 也讓函式可以處理任意大小的陣列而由於陣列是以指標方式傳入, 函式內對陣列進行的操作, 是會反應到呼叫方的在 13-9.cpp 中, 陣列傳入函式時是以 const int * 的型別傳入在函式內而言, a 是一個指標, 指向 const int, 亦即常數整數, 因此函式內不能對陣列的內容作修改若函式內欲對陣列進行操作與修改, 則以一般的指標型別傳入 cpp 回顧指標與陣列 void initarray(int n, int *a); int A[5]; initarray(5, A); for(int i=0;i<5;++i) cout << A[i] << " "; void initarray(int n, int *a) { for(int i=0;i<n;i++) { a[i] = i+1; 所有變數都存在電腦的記憶空間, 其所在地方稱為記憶體位址 ( 地址, address) 指標 (pointer), 即為用來記錄地址的特殊型別指標的宣告 int A=3; int *ptra: double B=4.0, *ptrb; float C; float *ptrc; 指標變數亦有型別, 用來讓電腦知道所記錄的地址 ( 所指向的位置上 ) 存放資料的型別取址運算子, 用來取一個變數的記憶體位置 ptra = &A; ptrb = &B; ptrc = &C; 欲存取一記憶體位址上的資料或值, 則使用取值運算子 (deference) cout << (*ptra)<<endl; (*ptrb)=b+3.0; *ptrc = 5.0; 回顧指標與陣列一維陣列裡所存放的資料, 常使用索引用來指定要存取那一個元素 int q[5] = {0, 1, 2, 3, 4; cout << q[2]; q[3] = 7; q[1] += 5; 陣列的名字本身即為一指標, 而其後附加的索引 i (e.g. q[i]) 即代表要存取由該記憶體地址開始的第 i+1 個元素所以, 我們可以亦可用指標來存取陣列中的元素 int *r; r=q; cout << r[4]; r[1] = 7; 也因此, 我們可以將陣列當成函式呼叫的參數傳入函式加以使用作業八 7

8 43 隨堂練習 1. 請寫一函式 void plusone(int n, int *a);, 會將傳入的陣列 a 中的前 n 個元素都加 1 2. 請寫一函式 void minus (int n, int *a, int b);, 會將 a 陣列中的前 n 個元素都減掉 b 值 3. 請寫一函式 void printarray(int n, const int *a); 會將 a 陣列中的前 n 個元素印出來 ( 之前某個範例已經有囉 ~) 4. 請寫一主程式, 宣告一個 10 個元素的陣列 q, 並填入 1, 2, 3, 10 的值想辦法利用 plusone() 函式以及 minus() 函式將 q 陣列的內容變成 [2,3,4,5,6,2,3,4,5,6], 並利用 printarray 將過程和最後結果印出來 8

Microsoft PowerPoint - 04-array_pointer.ppt

Microsoft PowerPoint - 04-array_pointer.ppt Array 與 Pointer Array Dynamical Memory Allocation Array( 陣列 ) 陣列是用來存放同樣型態的資料陣列的大小必須在程式中預先設定在程式執行中, 陣列的大小無法改變陣列中的資料是透過索引 (index) 來存取一維陣列的宣告 type array_name[array_size]; int iarray[100]; /* an integer array