12.4 C 語言指向數(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。因為數(shù)組中的每個元素，其實都可以直接看成是一個變量，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。我們用程序來解釋會比較直觀一些。

unsigned char number[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
unsigned char *p;

如果我們寫 p = &number[0];那么指針 p 就指向了 number 的第0號元素，也就是把number[0]的地址賦值給了 p，同理，如果寫 p = &number[1];p 就指向了數(shù)組 number 的第1號元素。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 號元素。指針本身，也可以進(jìn)行幾種簡單的運(yùn)算，這幾種運(yùn)算對于數(shù)組元素的指針來說應(yīng)用最多。

1. 比較運(yùn)算。比較的前提是兩個指針指向同種類型的對象，比如兩個指針變量 p 和 q 它們指向了具有同種數(shù)據(jù)類型的數(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，表示這兩個指針指向的是同一個元素。
2. 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]。
3. 兩個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。但是這個地方大家要特別注意，這個9代表的是元素的個數(shù)，而不是真正的地址差值。如果我們的 number 的變量類型是 unsigned int 型，占2個字節(jié)，q-p 的結(jié)果依然是9，因為它代表的是數(shù)組元素的個數(shù)。

在數(shù)組元素指針這里還有一種情況，就是數(shù)組名字其實就代表了數(shù)組元素的首地址，也就是說：

p = &number[0];
p = number;

這兩種表達(dá)方式是等價的，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，它們指向的都是 number 數(shù)組的第 x 號元素。

(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，允許指針變量帶下標(biāo)，即 p[i]和 *(p+i)是等價的。但是為了避免混淆與規(guī)范起見，這里我們建議大家不要寫成前者，而一律采用后者的寫法。但如果看到別人那么寫，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)組類似，需要介紹的內(nèi)容不多。假如現(xiàn)在一個指針變量 p 和一個二維數(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 p 和 number 都是指數(shù)組的首地址。對二維數(shù)組來說，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]等價于 &number[0][0]， number[1]等價于 &number[1][0]， number[2]等價于 &number[2][0]。加減運(yùn)算和一維數(shù)組是類似的，不再詳述。

指向數(shù)組元素指針的實例

在 C 語言里邊，sizeof()可以用來獲取括號內(nèi)的對象所占用的內(nèi)存字節(jié)數(shù)，雖然它寫作函數(shù)的形式，但它并不是一個函數(shù)，而是 C 語言的一個關(guān)鍵字，sizeof()整體在程序代碼中就相當(dāng)于一個常量，也就是說這個獲取操作是在程序編譯的時候進(jìn)行的，而不是在程序運(yùn)行的時候進(jìn)行。這是一個實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)中將會慢慢有所體會的。

sizeof()括號中可以是變量名，也可以是變量類型名，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，這樣可以獲取整個數(shù)組占用的字節(jié)數(shù)，就不用自己動手計算了，可以避免錯誤，而如果日后改變了數(shù)組的維數(shù)時，也不需要再到執(zhí)行代碼中逐個修改，便于程序的維護(hù)和移植。

下面我們提供了一個簡單的串口演示例程，可以體驗一下指針和 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，這個程序還應(yīng)用到一個小技巧，大家要學(xué)會使用。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。通常來講，我們想一次發(fā)送多個數(shù)據(jù)的時候，就需要把第一個字節(jié)寫入 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)送過程就被拆分到了兩個地方——主循環(huán)內(nèi)和中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi)，無疑就使得程序結(jié)構(gòu)變得零散了。這個時候，為了使程序結(jié)構(gòu)盡量緊湊，在啟動發(fā)送的時候，不是向 SBUF 中寫入第一個待發(fā)的字節(jié)，而是直接讓 TI=1，注意，這時候會馬上進(jìn)入串口中斷，因為中斷標(biāo)志位置1了，但是串口線上并沒有發(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一下這個技巧的好處。

#include <reg52.h>
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
unsigned char cntTxd = 0; //串口發(fā)送計數(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的長度賦值給發(fā)送計數(shù)器
                    TI = 1; //手動方式啟動發(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 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，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)送計數(shù)器遞減
            ptrTxd++; //發(fā)送指針遞增
        }
    }
}