Giáo trình Turbo C nâng cao và C++ - Chương 1: Biến con trỏ

1 Phần 1 : turbo c nâng cao và c++ Ch−ơng 1 : Biến con trỏ Đ1. Khái niệm chung Một con trỏ là một biến chứa địa chỉ của một biến khác. Nếu một biến chứa địa chỉ của một biến khác tthì ta nói biến thứ nhất trỏ đến biến thứ hai . Cũng nh− mọi biến khác, biến con trỏ cũng phải đ−ợc khai báo tr−ớc khi dùng. Dạng tổng quát để khai báo một biến con trỏ là : type * Trong đó : type là bất kì kiểu dữ liệu cơ bản thích hợp nào đ−ợc chấp nhận trong C và <tên biến> là tên của một biến con trỏ. Kiểu dữ liệu cơ bản xác định kiểu của những biến mà con trỏ có thể chỉ đến. Ví dụ khai báo biến con trỏ chỉ đến các biến nguyên và biến kiểu kí tự: char *p; int *x,*y; Con trỏ có một trị đặc biệt gọi là NULL. Trị này có nghĩa là con trỏ ch−a trỏ tới một địa chỉ hợp lệ nào cả. Để dùng đ−ợc trị này chúng ta phải dùng #include đầu ch−ơng trình Đ2. Các phép toán về con trỏ C có hai phép toán đặc biệt đối với con trỏ : * và & . Phép toán & là phép toán trả về địa chỉ trong bộ nhớ của biến sau nó. Ví dụ : p = &a; sẽ đặt vào biến p địa chỉ trong bộ nhớ của biến a. Địa chỉ này không có liên quan gì đến trị số của biến a. Nói cách khác địa chỉ của biến a không liên quan gì đến nội dung của biến a. Phép toán * là phép toán trả về trị của biến đặt tại địa chỉ đ−ợc mô tả bởi biến đi sau nó. Ví dụ nếu biến a chứa địa chỉ của biến b thì p = *a sẽ đặt trị số của biến b vào biến p Ch−ơng trình 1-1 : Lập ch−ơng trình in số 100 lên màn hình main() { int *p,a,b; clrscr(); a=100; p=&a; b=*p; printf("%d",b); getch(); } Đ3. Tầm quan trọng của dữ liệu khi khai báo con trỏ 2 Cần phải bảo đảm là con trỏ luôn luôn trỏ đến một kiểu dữ liệu phù hợp. Ví dụ khi khai báo con trỏ kiểu int , trình biên dịch sẽ hiểu là con trỏ bao giờ cũng chỉ đến một biến có độ dài là 2 byte . Ta xét một ch−ơng trình nh− sau Ch−ơng trình 1-2 main() { float x=10.1,y; int *p; clrscr(); p=&x; y=*p; printf("%f",y); getch(); } Ch−ơng trình này nhằm gán trị của x cho biến y và in ra trị đó. Khi biên dịch ch−ơng trình không báo lỗi mà chỉ nhắc nhở : Suspencious pointer conversion in function main Tuy nhiên ch−ơng trình không gán trị x cho y đ−ợc. Lí do là ta khai báo một con trỏ int và cho nó trỏ tới biến float x. Nh− vậy trình biên dịch sẽ chỉ chuyển 2 byte thông tin cho y chứ không phải 4 byte để tạo ra một số dạng float . Đ4. Các biểu thức con trỏ 1. Các phép gán con trỏ : Cũng giống nh− bất kì một biến nào khác , ta có thể dùng một con trỏ ở về phải của một phép gán để gán trị của một con trỏ cho một con trỏ khác. Ví dụ ta viết Ch−ơng trình 1-3 : main() { int x; int *p1,*p2; clrscr(); p1 = &x; p2 = p1; printf(“ %p”,p2); getch(); } Ch−ơng trình này hiện lên địa chỉ của biến x ở dạng hex bằng cách dùng một mã định dạng khác của hàm printf() . %p mô tả rằng sẽ hiện lên một trị chứa trong một biến con trỏ theo dạng reg:xxxx với reg là tên của một trong các thanh ghi segment của CPU còn xxxx là địa chỉ offset tính từ đầu segment . 2. Các phép toán số học của con trỏ : Trong C , ta chỉ có thể dùng hai phép toán số học tác động lên con trỏ là phép + và - . Để hiểu đ−ợc cái gì sẽ xảy ra khi thực hiện một phép toán số học lên con trỏ ta giả sử p1 là một con trỏ chỉ đến một số nguyên có địa chỉ là 2000 . Sau khi thực hiện biểu thức 3 p1++ ; con trỏ sẽ chỉ đến số nguyên nằm ở địa chỉ 2002 vì mỗi khi tăng con trỏ lên 1 nó sẽ chỉ đến số nguyên kế tiếp mà mỗi số nguyên lại có độ dài 2 byte . Điều này cũng đúng khi giảm . Ví dụ : p1-- ; sẽ trỏ tới số nguyên ở địa chỉ 1998 . Nh− vậy mỗi khi con trỏ tăng lên 1 , nó sẽ chỉ đến dữ liệu kế tiếp tại địa chỉ nào đó tuỳ theo độ dài của kiểu dữ liệu. C còn cho phép cộng hay trừ một số nguyên với một con trỏ . Biểu thức : p1 = p1 + 9; sẽ làm cho con trỏ chỉ tới phần tử thứ 9 có kiểu là kiểu mà p1 trỏ tới và nằm sau phân tử hiện thời nó đang trỏ đến . Ngoài các phép toán trên , con trỏ không chấp nhận một phép toán nào khác . 3. So sánh các con trỏ : Chúng ta có thể so sánh 2 con trỏ trong một biểu thức quan hệ . Ví dụ cho hai p và q , phát biểu sau đây là hợp lệ : if (p<q) printf(“p tro den mot vi tri bo nho thap hon q\n”); Tuy nhiên cần nhớ rằng phép toán trên là so sánh hai địa chỉ chứa trong p và q chứ không phải nội dung của hai biến mà p và q trỏ tới . 4. Các ví dụ về việc dùng con trỏ : Ch−ơng trình 1-4 : Phân tích ch−ơng trình sau : main() { int i,j,*p; i=5; p=&i; j=*p; *p=j+2; } Trong ch−ơng trình trên ta khai báo hai biến nguyên là i và j và một biến con trỏ p trỏ tới một số nguyên . Ch−ơng trình sẽ phân phối bộ nhớ cho 3 biến này ví dụ tại các địa chỉ 100 , 102 và 104 vì mỗi số nguyên dài 2 byte và con trỏ mặc nhiên cũng đ−ợc mã hoá bằng 2 byte . 100 i 102 j 104 p lệnh i=5 cho trị số của biến i là 5 100 5 i 102 j 104 p lệnh p= &i làm cho con trỏ chỉ tới biến i nghĩa là con trỏ p chứa địa chỉ của biến i . Bây giờ p chỉ đến biến i . 100 5 i 102 j 104 100 p 4 lệnh j=*p đặt nội dung của biến do p chỉ tới (biến i) vào biến j nghĩa là gán 5 cho j 100 5 i 102 5 j 104 100 p Một trong những vấn đề lí thú khi dùng con trỏ là xem nội dung bộ nhớ của máy tính . Ch−ơng trình sau đây cho phép ta vào địa chỉ bắt đầu của RAM mà ta muốn khảo sát và sau đó hiện lên nội dung mỗi byte ở dạng số hex . Trong ch−ơng trình có từ khoá far dùng để tham khảo đến các vị trí không nằm trong cùng một segment . Ch−ơng trình 1-5 : main() { unsigned long int start; char *p; int t; clrscr(); printf("Nhap vao dia chi bat dau ma ban muon xem : "); scanf("%lu",&start); p = (char far *) start; for(t=0;;t++,p++) if(!(t%16)) { printf("%2x\n",*p); getch(); } } Trong ch−ơng trình ta dùng định dạng %x trong hàm printf() để in ra số dạng hex . Dòng p = (char far *) start; dùng biến đổi số nhập vào thành một con trỏ . Đ5. Con trỏ và mảng Trong ch−ơng tr−ớc chúng ta đã thấy các ví dụ về mảng . Con trỏ th−ờng đ−ợc dùng khi xử lí mảng . Chúng ta xét ch−ơng trình sau : Ch−ơng trình 1-6 : main() { int a[10],*pa,x; a[0]=11; a[1]=22; a[2]=33; a[3]=44; clrscr(); pa=&a[0]; x=*pa; pa++; x=*pa; 5 x=*pa+1; x=*(pa+1); x=*++pa; x=++*pa; x=*pa++; } int a[10] , *pa , x; khai báo một bảng gồm 10 phần tử kiểu int , đ−ợc liệt kê là a[0],a[1],..,a[9] , một con trỏ để chỉ đến một biến kiểu int và một biến kiểu int là x. a[0] = 11. . .; từ a[4] đến a[9] ch−a đ−ợc khởi gán . Nh− vậy chúng sẽ chứa trị ngẫu nhiên đã có tại những vị trí bộ nhớ đã phân phối cho chúng . pa=&a[0]; đặt vào pa địa chỉ của phần tử đầu tiên của mảng . Biểu thức này có thể viết đơn giản là pa = a ; vì tên của một mảng luôn luôn đ−ợc trình biên dịch coi là địa chỉ của phần tử đầu tiên của mảng . Tên của mảng không có chỉ số kèm theo có thể đ−ợc dùng trong ch−ơng trình nh− một hằng địa chỉ . x=*pa; đặt nội dung của biến nguyên mà pa trỏ đến vào (tức là a[0]) vào x . Nh− vậy x = 11 pa++; pa đ−ợc tăng lên 1 và bây giờ trỏ vào phần tử thứ 2 của mảng tức là chứa địa chỉ của phần tử a[1] x=*pa ; pa trỏ đến phần tử a[1] nên x = 22 x = *pa +1 ; x =23 x = *(pa+1) ; tr−ớc hết pa+1 đ−ợc thực hiện , nghĩa là pa trỏ vào a[2] , sau đó nội dung của a[2] đ−ợc gán cho x nên x= 33 .Tuy pa tham gia vào phép toán nh−ng trị số của nó không thay đổi . x = *++pa; ++ đ−ợc thực hiện tr−ớc nên pa trỏ tới a[2] . Sau đó trị của a[2] đ−ợc gán cho x nên x =33 x= ++*pa; *pa đ−ợc thực hiện tr−ớc . Do pa chỉ đến a[2] nên *pa=33 và ++*pa=34 . Nh− vậy x = 34 và a[2]=34 x=*pa++; nội dung của pa (tức 34) đ−ợc đặt vào x . Sau đó nó đ−ợc tăng lên 1 nên chỉ vào a[3]. Ch−ơng trình 1-7: main() { static int num[]={92,81,70,69,58}; int dex; clrscr(); for(dex=0;dex<5;dex++) printf("%d\n",num[dex]); getch(); } Ch−ơng trình 1-8 : main() { static int num[]={92,81,70,69,58}; int dex; clrscr(); for(dex=0;dex<5;dex++) printf("%d\n",*(num+dex)); 6 getch(); } Hai ch−ơng trình chỉ khác nhau ở biểu thức : *(num+dex) . Cách viết này t−ơng đ−ơng với num[dex] .Nói cách khác truy cập đến phần tử có chỉ số dex trong mảng num . Chúng ta hiểu *(num+dex) nh− sau : đầu tiên num là địa chỉ của phần tử đầu tiên của mảng num và ta muốn biết trị số của phần tử có chỉ số dex . Vì vậy num+dex sẽ là địa chỉ của phần tử thứ dex . *(num+dex) xác định nội dung của phần tử (num+dex) . Tóm lại : *(array+index) t−ơng tự array(index) Có hai cách truy cập mảng là : theo kí hiệu mảng &array[index] theo kí hiệu con trỏ array+index Ch−ơng trình 1-9 : Tính nhiệt độ trung bình bằng cách dùng con trỏ main() { float temp[40]; float sum=0.0; int num,day=0; clrscr(); do { printf("Cho nhiet do ngay thu %d: ",day+1); scanf("%f",temp+day); } while(*(temp+day++)>0); num = day-1; for(day=0;day<num;day++) sum+=*(temp+day); printf("Nhiet do trung binh la : %.3f",sum/num); getch(); } Trong ví dụ trên chúng ta đã dùng biểu thức (temp+day) để truy cập mảng . Tuy nhiên viết while((*temp++)>0) vì temp là hằng con trỏ chứ không phải biến con trỏ . Nh− vậy chỉ đ−ợc phép thay đổi trị của biến con trỏ chứ không đ−ợc thay đổi trị của hằng con trỏ . Chúng ta viết lại ch−ơng trình nh− sau : Ch−ơng trình 1-10 : main() { float temp[40]; float sum=0.0; int num,day=0; float *p; clrscr(); p=temp; do { printf("Cho nhiet do ngay thu %d: ",day+1); 7 scanf("%f",p); day++; } while(*(p++)>0); p=temp; num=day-1; for(day=0;day<num;day++) sum+=*(p++); printf("Nhiet do trung binh la : %.3f",sum/num); getch(); } Trong ch−ơng trình này địa chỉ của temp đ−ợc đ−a vào biến con trỏ p . Sau đó ta tham khảo tới p giống nh− temp . Ta dùng p trỏ tới mảng và *p là nội dung của địa chỉ đó . Hơn nã do p là biến con trỏ nên ta có thể tăng nó bằng phát biểu p++. Đ6. Con trỏ và chuỗi Rất nhiều hàm th− viện trong C làm việc với chuỗi theo con trỏ . Ví dụ hàm strchr() trả về con trỏ trỏ đến lần xuất hiện đầu tiên của một kí tự nào đó trong chuỗi Ví dụ : ptr = strchr(str,’x’) thì biến con trỏ ptr sẽ đ−ợc gán địa chỉ của lần xuất hiện kí tự ‘x’ đầu tiên trong chuỗi str . Sau đây là ch−ơng trình cho phép ta gõ vào một câu và một kí tự cần định vị trong câu . Ch−ơng trình sẽ cho ta : - địa chỉ bắt đầu của chuỗi - địa chỉ của kí tự cần định vị - độ lệch so với điểm đầu chuỗi Ch−ơng trình 1-11 : #include main() { char ch,line[81],*ptr; clrscr(); printf("Cho mot cau : "); gets(line); printf("Cho ki tu can tim : "); ch=getche(); ptr=strchr(line,ch); printf("\nChuoi bat dau tai dia chi %u.\n",line); printf("Ki tu xuat hien lan dau tai %u.\n",ptr); printf("Do la vi tri %d",(ptr-line+1)); getch(); } Chuỗi cũng có thể đ−ợc khởi tạo bằng con trỏ . Ta xét ví dụ sau Ch−ơng trình 1-11 : main() { char *chao="Xin chao !"; 8 char ten[30]; clrscr(); printf("Cho ten cua ban : "); gets(ten); printf(chao); puts(ten); getch(); } Trong ch−ơng trình trên ta đã khởi tạo chuỗi bằng phát biểu char *chao = “ Xin chao !” thay cho static char chao[]=” Xin chao !” Cả hai cách đều cho cùng một kết quả . Trong ph−ơng án dùng con trỏ , chao là biến con trỏ nên có thể thay đổi đ−ợc . Ví dụ phát biểu : puts(++chao) sẽ cho kết quả : in chao ! Nếu ta có một mảng chuỗi ta cũng có thể dùng mảng con trỏ trỏ tới mảng chuỗi này . Ta khởi tạo chúng giống nh− khởi tạo biến con trỏ đơn . Ch−ơng trình 1-12 : #define max 5 main() { int dex; int enter=0; char name[40]; static char *list[max]= { "Hung", "Ngan", "Van", "Hoa", "Tien" }; clrscr(); printf("Cho ten cua ban : "); gets(name); for(dex=0;dex<max;dex++) if (strcmp(list[dex],name)==0) enter=1; if (enter==1) printf("Ban da dang ki hoc lop C"); else printf("Ban chua dang ki vao lop"); getch(); } Phát biểu char *list[max] nói rằng list là một mảng con trỏ gồm max phần tử chỉ tới các kí tự . Chúng ta xét tiếp một ví dụ nh− sau : 9 Ch−ơng trình 1-13 : Nhập vào một dãy tên và sắp xếp lại đúng thứ tự a,b,c #define maxnum 38 #define maxlen 81 main() { static char name[maxnum][maxlen]; char *ptr[maxnum]; char *temp; int count = 0; int in,out; clrscr(); while (count<maxnum) { printf("Ban cho ten : "); gets(name[count]); if (strlen(name[count])==0) break; ptr[count++]=name[count]; } for (out=0;out<count-1;out++) for (in=out+1;in<count;in++) if (strcmp(ptr[out],ptr[in])>0) { temp=ptr[in]; ptr[in]=ptr[out]; ptr[out]=temp; } printf("Danh sach da sap xep :\n"); for(out=0;out<count;out++) printf("Ten thu %d : %s\n",out+1,ptr[out]); getch(); } Ch−ơng trình này dùng cả mảng chuỗi và mảng con trỏ chuỗi . Con trỏ nằm trong mảng đ−ợc khai báo nh− sau : char *ptr[maxnum] chuỗi nằm trong mảng hai chiều static char name[maxnum][maxlen] Do ta không biết một chuỗi dài bao nhiêu nên phải dùng mảng chuỗi name có tối đa maxnum phần tử , mỗi phần tử có maxlen kí tự . Khi nhập chuỗi phát biểu ptr[count++] = name[count sẽ gán địa chỉ của mỗi chuỗi đ−ợc cất giữ trong mảng name[][] vào phần tử con trỏ ptr . Sau đó mảng con trỏ này đ−ợc sắp xếp dựa trên mảng name[][] nh−ơng mảng name[][] không thay đổi gì cả . Ngôn ngữ C có thể xử lí các thành phần của mảng nh− một mảng . Cụ thể C có thể xem một dòng của mảng hai chiều nh− là một mảng một chiều. điều này rất tiện lợi nh− ta đẫ thấy trong ch−ơng trình trên . Câu lệnh ptr[count++] = name[count hoàn toàn hợp lí vì vế 10 phải chính là địa chỉ của mảng name[count] và mảng này là một thành phần của mảng name[][] là một mảng hai chiều . Ta xem lại khai báo : static char name[maxnum][maxlen] rõ ràng ta có thể xem đây là một mảng một chiều có maxnum chuỗi và tham khảo tới phần tử của mảng một chiều bằng 1 chỉ số . Ví dụ : name[count] với count<=maxnum nh− thế name[0] : địa chỉ của chuỗi 1 name[1] : địa chỉ của chuỗi 2 Đ7. Con trỏ trỏ đến con trỏ Chúng ta có một ch−ơng trình in ra một bảng số đ−ợc viết nh− sau : Ch−ơng trình 1-14: #define row 4 #define col 5 main() { static int table[row][col]={ {13,15,17,19,21}, {20,22,24,26,28}, {31,33,35,37,39}, {40,42,44,46,48} }; int c=10; int i,j; clrscr(); for(i=0;i<row;i++) for(j=0;j<col;j++) table[i][j]+=c; for(i=0;i<row;i++) { for(j=0;j<col;j++) printf("%5d",table[i][j]); printf("\n"); } getch(); } Trong ch−ơng trình trên ta dùng kí hiệu mảng. Bây giờ ta muốn viết ch−ơng trình dùng kí hiệu con trỏ thay cho kí hiệu mảng. Vậy thì làm thế nào để mô tả table[i][j] bằng con trỏ . Ta thấy rằng : - table là địa chỉ của phần tử đầu tiên của toàn bộ mảng , giả định là 1000 - do đây là mảng nguyên nên mỗi phần tử chiếm 2 byte và mỗi dòng chiếm 10 byte vì có 5 phần tử . Nh− vậy địa chỉ của hai dòng liền nhau cách nhau 10 byte - do có thể xem mỗi dòng là một mảng một chiều nên các mảng một chiều liền nhau cách nhau 10 byte - trình biên dịch biết số cột trong mảng qua khai báo nên nó sẽ hiểu table+1 là đem table ( trị 1000 ) cộng với 10 byte thành 1010 . T−ơng tự table+2 cho ta 1020 . 1000 13 15 17 19 21 table[0] 11 table==1000 1010 20 22 24 26 28 table[1] 1020 31 33 35 37 39 table[2] 1030 40 42 44 46 48 table[3] Để tham khảo đến từng phần tử của dòng tr−ớc hết ta l−u ý địa chỉ của mảng cũng là địa chỉ của phần tử đầu tiên của mảng . Ví dụ với mảng một chiều a[size] thì a và a[0] là nh− nhau . Trở lại mảng hai chiều địa chỉ của mảng một chiều tạo bởi dòng thứ 3 của mảng table[][] là table[2] hay table+2 .Trong kí hiệu con trỏ địa chỉ của phần tử đầu tiên của mảng một chiều này là &table[2][0] hay *(table+2) . Cả hai cách viết table+2 và *(table+2) đều tham khảo nội dung của cùng một ô nhớ (1020) . Nếu cộng 1 vào table +3 để có table+3 thì ta nhận đ−ợc địa chỉ của dòng thứ 4 trong mảng table[][] . Nếu cộng 1 vào *(table+2) để có *(table+2)+1 thì có địa chỉ của phần tử thứ 2 trong dòng thứ 3 của mảng table[][] . Tóm lại : table[i] = *(table+i) &table[i] = table+i table[i][j] = *(*table+i)+j) &table[i][j] = (*(table+i)+j) Nh− vậy ch−ơng trình trên đ−ợc viết lại nh− sau : Ch−ơng trình 1-15 : #define row 4 #define col 5 main() { static int table[row][col]={ {13,15,17,19,21}, {20,22,24,26,28}, {31,33,35,37,39}, {40,42,44,46,48} }; int c=10; int i,j; clrscr(); for(i=0;i<row;i++) for(j=0;j<col;j++) *(*(table+i)+j)+=c; for(i=0;i<row;i++) { for(j=0;j<col;j++) printf("%5d",*(*(table+i)+j)); printf("\n"); } getch(); } Bài tập : Lập ch−ơng trình tính hiệu độ dài hai chuỗi nhập vào từ bàn phím Lập ch−ơng trình xác định giá trị cực đại của n số nhập vào từ bàn phím Lập ch−ơng trình quản lí hàng gồm ngày , l−ợng nhập ,l−ợng xuất và hàng tồn kho