BÀI 7: CON TRỎ
Con trỏ là biến chứa địa chỉ của một biến khác. Con trỏ được sử dụng rất nhiều trong C, một phần là do chúng đôi khi là cách duy nhất để biểu diễn tính toán, và phần nữa do chúng thường làm cho chương trình ngắn gọn và có hiệu quả hơn các cách khác .
Con trỏ đã từng bị coi như có hại chẳng kém gì lệnh goto do cách sử dụng chúng đã tạo ra các chương trình khó hiểu. Điều này chắc chắn là đúng khi người ta sử dụng chúng một cách lôn xộn và do đó tạo ra các con trỏ trỏ đến đâu đó không biết trước được.
7.1. Con trỏ và địa chỉ :
Vì con trỏ chứa địa chỉ của đối tượng nên nó có thể xâm nhập vào đối tượng gián tiếp qua con trỏ. Giả sử x là một biến kiểu int, và giả sử px là con trỏ được tạo ra theo một cách nào đó.
Phép toán một ngôi & sẽ cho địa chỉ của đối tượng, nên câu lệnh :
px=&x;
sẽ gán địa chỉ của biến x cho trỏ px, và px bây giờ được gọi là ' trỏ tới biến x '. Phép toán & chỉ áp dụng được cho các biến và phần tử bảng, kết cấu kiểu &(x+1) và &3 là không hợp lệ. Lấy đại chỉ của biến register cũng là sai.
Phép toán một ngôi * coi là toán hạng của nó là đại chỉ cần xét và thâm nhập tới địa chỉ đó để lấy ra nội dung. Nếu biến y có kiểu int thì thì lệnh :
y=*px;
sẽ gán giá trị của biến mà trỏ px trỏ tới. Vậy dãy lệnh :
px=&x;
y=*px;
sẽ gán giá trị của x cho y như trong lệnh :
y=x;
Các khai báo cho các biến con trỏ có dạng :
tên kiểu *tên con trỏ
Ví dụ :
Như trong ví dụ trên, ta khai báo con trỏ px kiểu int :
int *px;
Trong khai báo trên ta đã ngụ ý nói rằng đó là một cách tượng trưng, rằng tổ hợp *px có kiểu int, tức là nếu px xuất hiện trong ngữ cảnh *px thì nó cũng tương đương với biến có kiểu int.
Con trỏ có thể xuất hiện trong các biểu thức. Chẳng hạn, nếu px trỏ tới số nguyên x thì *px có thể xuất hiện trong bất kỳ ngữ cảnh nào mà x có thể xuất hiện.
Ví dụ :
Lệnh y=*px+1;
sẽ đặt y lớn hơn x một đơn vị.
Lệnh printf('%d',*px);
sẽ in ra giá trị hiện tại của x
Lệnh :
d=sqrt((double) *px);
sẽ gán cho biến d căn bậc hai của x, giá trị này bị buộc phải chuyển sang double trước khi được chuyền cho sqrt ( cách dùng hàm sqrt ).
Trong các biểu thức kiểu như :
y=*px+1;
phép toán một ngôi * và & có mức ưu tiên cao hơn các phép toán số học, cho nên biểu thức này lấy bất ký giá trị nào mà px trỏ tới, cộng với 1 rồi gán cho y.
Con trỏ cũng có thể xuất hiện bên vế trái của phép gán. Nếu px trỏ tới x thì sau lệnh :
*px=0;
x sẽ có giá trị bằng 0. Cũng tương tự các lệnh:
*px+=1;
(*px)++;
sẽ tăng giá trị của x lên 1 dơn vị.
Các dấu ngoặc đơn ở câu lệnh cuối là cần thiết , nếu không thì biểu thức sẽ tăng px thay cho tăng ở biến mà nó trỏ tới vì phép toán một ngôi như * và ++ được tính từ phải sang trái.
Cuối cùng, vì con trỏ là biến nên ta có thao tác chúng như đối với các biến khác. Nếu py cũng là con trỏ int thì lệnh :
py=px;
sẽ sao nội dung của px vào py, nghĩa là làm cho py trỏ
7.2. Con trỏ và mảng một chiều :
Trong C có mối quan hệ chặt chẽ giữa con trỏ và mảng : các phần tử của mảng có thể được xác định nhờ chỉ số hoặc thông qua con trỏ.
7.2.1.Phép toán lấy địa chỉ :
Phép toán này chỉ áp dụng cho các phần tử của mảng một chiều. Giả sử ta có khai báo :
double b[20>;
Khi đó phép toán :
&b[9>
sẽ cho địa chỉ của phần tử b[9>.
7.2.2. Tên mảng là một hằng địa chỉ :
Khi khai báo :
float a[10>;
máy sẽ bố trí bố trí cho mảng a mười khoảng nhớ liên tiếp, mỗi khoảng nhớ là 4 byte. Như vậy, nếu biết địa chỉ của một phần tử nào đó của mảng a, thì ta có thể dễ dàng suy ra địa chỉ của các phần tử khác của mảng.
Với C ta có :
a tương đương với &a[0>
a+i tương đương với &a
*(a+i) tương đương với a
7.2.3. Con trỏ trỏ tới các phần tử của mảng một chiều :
Khi con trỏ pa trỏ tới phần tử a[k> thì :
pa+i trỏ tới phần tử thứ i sau a[k>, có nghĩa là nó trỏ tới a[k+i>.
pa-i trỏ tới phần tử thứ i trước a[k>, có nghĩa là nó trỏ tới a[k-i>.
*(pa+i) tương đương với pa.
Như vậy, sau hai câu lệnh :
float a[20>,*p;
p=a;
thì bốn cách viết sau có tác dụng như nhau :
a *(a+i) p *(p+i)
Ví dụ :
Vào số liệu của các phần tử của một mảng và tính tổng của chúng :
Cách 1:
#include 'stdio.h'
main()
{
float a[4>,tong;
int i;
for (i=0;i<4;++i)
{
printf('\n a[%d>=',i);
scanf('%f',a+i);
}
tong=0;
for (i=0;i<4;++i)
tong+=a;
printf('\n Tong cac phan tu mang la :%8.2f ',tong);
}
Cách 2 :
#include 'stdio.h'
main()
{
float a[4>,tong, *troa;
int i;
troa=a;
for (i=0;i<4;++i)
{
printf('\n a[%d>=',i);
scanf('%f',&troa);
}
tong=0;
for (i=0;i<4;++i)
tong+=troa;
printf('\n Tong cac phan tu mang la :%8.2f ',tong);
}
Cách 3 :
#include 'stdio.h'
main()
{
float a[4>,tong,*troa;
int i;
troa=a;
for (i=0;i<4;++i)
{
printf('\n a[%d>=',i);
scanf('%f',troa+i);
}
tong=0;
for (i=0;i<4;++i)
tong+=*(troa+i);
printf('\n Tong cac phan tu mang la :%8.2f ',tong);
}
Chú ý :
Mảng một chiều và con trỏ tương ứng phải cùng kiểu.
7.2.4. Mảng, con trỏ và xâu ký tự :
Như ta đã biết trước đây, xâu ký tự là một dãy ký tự đặt trong hai dấu nháy kép, ví dụ như :
'Viet nam'
Khi gặp một xâu ký tự, máy sẽ cấp phát một khoảng nhớ cho một mảng kiểu char đủ lớn để chứa các ký tự của xâu và chứa thêm ký tự '\0' là ký tự dùng làm ký tự kết thúc của một xâu ký tự. Mỗi ký tự của xâu được chứa trong một phần tử của mảng.
Cũng giống như tên mảng, xâu ký tự là một hàng địa chỉ biểu thị địa chỉ đầu của mảng chứa nó. Vì vậy nếu ta khai báo biến xau như một con trỏ kiểu char :
char *xau;
thì phép gán :
xau='Ha noi'
là hoàn toàn có nghĩa. Sau khi thực hiện câu lệnh này trong con trỏ xau sẽ có địa chỉ đầu của mảng (kiểu char) đang chứa xâu ký tự bên phải. Khi đó các câu lệnh :
puts('Ha noi');
puts(xau);
sẽ có cùng một tác dụng là cho hiện lên màn hình dòng chữ Ha noi.
Mảng kiểu char thường dùng để chứa một dãy ký tự đọc vào bộ nhớ. Ví dụ, để nạp từ bàn phím tên của một người ta dùng một mảng kiểu char với độ dài 25, ta sử dụng các câu lệnh sau :
char ten[25>;
printf('\n Ho ten :');
gets(ten);
Bây giờ ta xem giữa mảng kiểu char và con trỏ kiểu char có những gì giống và khác nhau. Để thấy được sự khác nhau của chúng, ta đưa ra sự so sánh sau :
char *xau, ten[15>;
ten='Ha noi'
gets(xau);
Các câu lệnh trên là không hợp lệ. Câu lệnh thứ hai sai ở chỗ : ten là một hằng địa chỉ và ta không thể gán một hằng địa chỉ này cho một hằng địa chỉ khác. Câu lệnh thứ ba không thực hiện được, mục đích của câu lệnh là đọc từ bàn phím một dãy ký tự và lưu vào một vùng nhớ mà con trỏ xau trỏ tới. Song nội dung của con trỏ xau còn chưa xác định. Nếu trỏ xau đã trỏ tới một vùng nhớ nào đó thì câu lệnh này hoàn toàn có ý nghĩa. Chẳng hạn như sau khi thực hiện câu lệnh :
xau=ten;
thì cách viết :
gets(ten) ; và gets(xau);
đều có tác dụng như nhau
7.3. Con trỏ và mảng nhiều chiều :
Việc sử lý mảng nhiều chiều phức tạp hơn so với mảng một chiều. Không phải mọi qui tắc đúng với mảng một chiều đều có thể áp dụng cho mảng nhiều chiều.
7.3.1.Phép lấy địa chỉ :
Phép lấy địa chỉ đối với các phần tử mảng hai chiều chỉ có thể áp dụng khi các phần tử mảng hai chiều có kiểu nguyên, còn lại thì phép lấy địa chỉ cho các phần tử mảng nhiều chiều là không thực hiện được .Ví dụ như ta có thể lấy địa chỉ &a[1>[2> khi a là mảng nguyên.
Thủ thuật đọc từ bàn phím phần tử mảng hai chiều dùng lệnh scanf :
Chương trình đọc vào số liệu cho một ma trận hai chiều sẽ được thực hiện thông qua việc đọc vào một biến trung gian, đọc một giá trị và chứa tạm vào một biến trung gian sau đó ta gán biến cho phần tử mảng:
#include 'stdio.h'
main()
{
float a[2>[3>, tg;
int i,j;
for (i=0;i<2;++i)
for (j=0;j<2;++j)
{
printf('\n a[%d>[%d>=',i,j);
scanf('%8.2f',&tg);
a[j>=tg;
}
}
7.3.2. Phép cộng địa chỉ trong mảng hai chiều:
Giả sử ta có mảng hai chiều a[2>[3> có 6 phần tử úng với sáu địa chỉ liên tiếp trong bộ nhớ được xếp theo thứ tự sau :
Phần tử a[0>[0> a[0>[1> a[0>[2> a[1>[0> a[1>[1> a[1>[2>
Địa chỉ 1 2 3 4 5 6
Tên mảng a biểu thị địa chỉ đầu tiên của mảng. Phép cộng địa chỉ ở đây được thực hiện như sau :
C coi mảng hai chiều là mảng ( một chiều ) của mảng, như vậy khai báo
float a[2>[3>;
thì a là mảng mà mỗi phần tử của nó là một dãy 3 số thực ( một hàng của mảng ).
Vì vậy :
a trỏ phần tử thứ nhất của mảng : phần tử a[0>[0>
a+1 trỏ phần tử đầu hàng thứ hai của mảng : phần tử a[1>[0>
........
7.3.3. Con trỏ và mảng hai chiều :
Để lần lượt duyệt trên các phần tử của mảng hai chiều ta có thể dùng con trỏ như minh hoạ ở ví dụ sau :
float *pa,a[2>[3>;
pa=(float*)a;
lúc đó :
pa trỏ tới a[0>[0>
pa+1 trỏ tới a[0>[1>
pa+2 trỏ tới a[0>[2>
pa+3 trỏ tới a[1>[0>
pa+4 trỏ tới a[1>[1>
pa+5 trỏ tới a[1>[2>
Ví dụ :
Dùng con trỏ để vào số liệu cho mảng hai chiều.
Cách 1 :
#include 'stdio.h'
main()
{
float a[2>[3>,*pa;
int i;
pa=(float*)a;
for (i=0;i<6;++i)
scanf('%f',pa+i);
}
Cách 2 :
#include 'stdio.h'
main()
{
float a[2>[3>,*pa;
int i;
for (i=0;i<6;++i)
scanf('%f',(float*)a+i);
}
7.4. Kiểu con trỏ, kiểu địa chỉ, các phép toán trên con trỏ :
7.4.1. Kiểu con trỏ và kiểu địa chỉ :
Con trỏ dùng để lưu địa chỉ. Mỗi kiểu địa chỉ cần có kiểu con trỏ tương ứng. Phép gán địa chỉ cho con trỏ chỉ có thể thực hiện được khi kiểu địa chỉ phù hợp với kiểu con trỏ.
Ví dụ theo khai báo :
float a[20>[30>,*pa,(*pm)[30>;
thì :
pa là con trỏ float
pm là con trỏ kiểu float [30>
a là địa chỉ kiểu float [30>
Vì thế phép gán :
pa=a;
là không hợp lệ. Nhưng phép gán :
pm=a;
7.4.2. Các phép toán trên con trỏ:
Có 4 phép toán liên quan đến con trỏ và đại chỉ là :
Phép gán.
Phép tăng giảm địa chỉ.
Phép truy cập bộ nhớ.
Phép so sánh.
Phép gán :
Phép gán chỉ thực hiện với các con trỏ cùng kiểu. Muốn gán các con trỏ khác kiểu phải dùng phép ép kiểu như ví dụ sau :
int x;
char *pc;
pc=(char*)(&x);
Phép tăng giảm địa chỉ :
Để minh hoạ chi tiết cho phép toán này, ta xét ví dụ sau :
Các câu lệnh :
float x[30>,*px;
px=&x[10>;
cho con trỏ px là con trỏ float trỏ tới phần tử x[10>. Kiểu địa chỉ float là kiểu địa chỉ 4 byte, nên các phép tăng giảm địa chỉ được thực hiện trên 4 byte. Vì thế :
px+i trỏ tới phần tử x[10+i>
px-i trỏ tới phần tử x[10-i>
Xét ví dụ khác :
Giả sử ta khai báo :
float b[40>[50>;
Khai báo trên cho ta một mảng b gồm các dòng 50 phần tử thực. Kiểu địa chỉ của b là 50*4=200 byte.
Do vậy :
b trỏ tới đầu dòng thứ nhất ( phần tử b[0>[0>).
b+1 trỏ tới đầu dòng thứ hai ( phần tử b[1>[0>).
..........
b+i trỏ tới đầu dòng thứ i ( phần tử b[0>).
Phép truy cập bộ nhớ :
Con trỏ float truy nhập tới 4 byte, con trỏ int truy nhập 2 byte, con trỏ char truy nhập 1 byte. Giả sử ta có cá khai báo :
float *pf;
int *pi;
char *pc;
Khi đó :
Nếu trỏ pi trỏ đến byte thứ 100 thì *pf biểu thị vùng nhớ 4 byte liên tiếp từ byte 100 đến 103.
Nếu trỏ pi trỏ đến byte thứ 100 thì *pi biểu thị vùng nhớ 2 byte liên tiếp từ byte 100 đến 101.
Nếu trỏ pc trỏ đến byte thứ 100 thì *pc biểu thị vùng nhớ 1 byte chính là byte 100.
Phép so sánh :
Cho phép so sánh các con trỏ cùng kiểu, ví dụ nếu p1 và p2 là các con trỏ cùng kiểu thì nếu :
p1<>ếu địa chỉ p1 trỏ tới thấp hơn địa chỉ p2 trỏ tới.
p1=p2 nếu địa chỉ p1 trỏ tới cũng là địa chỉ p2 trỏ tới.
p1>p2 nếu địa chỉ p1 trỏ tới cao hơn địa chỉ p2 trỏ tới.
Ví dụ :
• Ví dụ 1 :
Đoạn chương trình tính tổng các số thực dùng phép so sánh con trỏ :
float a[100>,*p,*pcuoi,tong=0.0;
int n;
pcuoi=a+n-1; /* Địa chỉ cuối dãy*/
for (p=a;p<=pcuoi;++p)
s+=*p;
• Ví dụ 2 :
Dùng con trỏ char để tách các byte của một biến nguyên, ta làm như sau :
Giả sử ta có lệnh :
unsigned int n=0xABCD; /* Số nguyên hệ 16*/
char *pc;
pc=(char*)(&n);
Khi đó :
*pc=0xAB (byte thứ nhất của n)
*pc+1=0xCD (byte thứ hai của n)
7.4.3. Con trỏ kiểu void :
Con trỏ kiểu void được khai báo như sau :
void *tên_con_trỏ;
Đây là con trỏ đặc biệt, con trỏ không kiểu, nó có thể nhận bất kỳ kiểu nào. Chẳng hạn câu lệnh sau là hợp lệ :
void *pa;
float a[20>[30>;
pa=a;
Con trỏ void thường dùng làm đối để nhận bất kỳ địa chỉ kiểu nào từ tham số thực. Trong thân hàm phải dùng phép chuyển đổi kiểu để chuyển sang dạng địa chỉ cần sử lý.
Chú ý :
Các phép toán tăng giảm địa chỉ, so sánh và truy cập bộ nhớ không dùng được trên con trỏ void.
Ví dụ :
Viết hàm thực hiện công ma trận :
void congmt(void *a,void *b,void *c,int N,int N, int m);
{
float *pa,*pb,*pc;
int i,j;
pa=(float*)a;
pb=(float*)b;
pc=(float*)c;
for (i=1;i
for (j=1;j
*(pc+i*N+j)=*(pa+i*N+j)+*(pb+i*N+j);
}
Vì đối là con trỏ void nên nó có thể nhận được địa chỉ của các ma trận trong lời gọi hàm. Tuy nhiên ta không thể sử dụng trực tiếp các đối con trỏ void trong thân hàm mà phải chuyển kiểu của chúng sang thành float.
7.5. Mảng con trỏ :
Mảng con trỏ là sự mở rộng khái niệm con trỏ. Mảng con trỏ là một mảng mà mỗi phần tử của nó chứa được một địa chỉ nào đó. Cũng giống như con trỏ, mảng con trỏ có nhiều kiểu : Mỗi phần tử của mảng con trỏ kiểu int sẽ chứa được các địa chỉ kiểu int. Tương tự cho các mảng con trỏ của các kiểu khác.
Mảng con trỏ được khai báo theo mẫu :
Kiểu *Tên_mảng_con_trỏ[N>;
Trong đó Kiểu có thể là int, float, double, char ... còn Tên_mảng_con_trỏ là tên của mảng, N là một hằng số nguyên xác định độ lớn của mảng.
Khi gặp khai báo trên, máy sẽ cấp phát N khoảng nhớ liên tiếp cho N phần tử của mảng Tên_mảng_con_trỏ.
Ví dụ :
Lệnh :
double *pa[100>;
Khai báo một mảng con trỏ kiểu double gồm 100 phần tử. Mỗi phần tử pa có thể dùng để lưu trữ một địa chỉ kiểu double.
Chú ý :
Bản thân các mảng con trỏ không dùng để lưu trữ số liệu. Tuy nhiên mảng con trỏ cho phép sử dụng các mảng khác để lưu trữ số liệu một cách có hiệu quả hơn theo cách : chia mảng thành các phần và ghi nhớ địa chỉ đầu của mỗi phần vào một phần tử của mảng con trỏ.
Trước khi sử dụng một mảng con trỏ ta cần gán cho mỗi phần tử của nó một giá trị. Giá trị này phải là giá trị của một biến hoặc một phần tử mảng. Các phần tử của mảng con trỏ kiểu char có thể được khởi đầu bằng các xâu ký tự.
Ví dụ :
Xét một tổ lao động có 10 người, mã của mỗi người chính là số thứ tự. Ta lập một hàm để khi biết mã số của nhân viên thì xác định được họ tên của nhân viên đó.
#include 'stdio.h'
#include 'ctype.h'
void tim(int code);
main()
{
int i;
tt
rintf('\n Tim nguoi co so TT la :');
scanf('%d',&i);
tim(i);
printf('Co tiep tuc nua khong C/K : ');
if (tupper(getch())='C')
goto tt;
}
void tim(int code);
{
static char *list[>= {
'Khong co so thu tu nay '
' Nguyen Van Toan'
'Huynh Tuan Nghia'
'Le Hong Son'
'Tran Quang Tung'
'Chu Thanh Tu'
'Mac Thi Nga'
'Hoang Hung'
'Pham Trong Ha'
'Vu Trung Duc'
'Mai Trong Quat'
};
printf('\n\n Ma so : %d',code);
printf(': %s',());
}
7.6. Con trỏ tới hàm :
7.6.1. Cách khai báo con trỏ hàm và mảng con trỏ hàm :
Ta sẽ trình bày quy tắc khai báo thông qua các ví dụ :
Ví dụ 1:
Câu lệnh :
float (*f)(float),(*mf[50>)(int);
Để khai báo :
•f là con trỏ hàm kiểu float có đối là float
•mf là mảng con trỏ hàm kiểu float có đối kiểu int ( có 50 phần tử )
Ví dụ 2:
Câu lệnh :
double (*g)(int, double),(*mg[30>)(double, float);
Để khai báo :
•g là con trỏ hàm kiểu double có các đối kiểu int và double
•mg là mảng con trỏ hàm kiểu double có các đối kiểu double và float ( có 30 phần tử )
7.6.2. Tác dụng của con trỏ hàm :
Con trỏ hàm dùng để chứa địa chỉ của hàm. Muốn vậy ta thực hiện phép gán tên hàm cho con trỏ hàm. Để phép gán có ý nghĩa thì kiểu hàm và kiểu con trỏ phải tương thích. Sau phép gán, ta có thể dùng tên con trỏ hàm thay cho tên hàm.
Ví dụ 1:
#include 'stdio.h'
double fmax(double x, double y ) /* Tính max x,y */
{
return(x>y ? x:y);
}
double (*pf)(double,double)=fmax; /*Khai báo và gán tên hàm cho con trỏ hàm */
main() /* Sử dụng con trỏ hàm*/
{
printf('\n max=%f',pf(5.0,9.6));
}
Ví dụ 2:
#include 'stdio.h'
double fmax(double x, double y ) /* Tính max x,y */
{
return(x>y ? x:y);
}
double (*pf)(double,double); /* Khai báo con trỏ hàm*/
main() /* Sử dụng con trỏ hàm*/
{
pf=fmax;
printf('\n max=%f',pf(5.0,9.6));
}
7.6.3. Đối của con trỏ hàm :
C cho phép thiết kế các hàm mà tham số thực trong lời gọi tới nó lại là tên của một hàm khác. Khi đó tham số hình thức tương ứng phải là một con trỏ hàm.
Cách dùng con trỏ hàm trong thân hàm :
Nếu đối được khai báo :
double (*f)(double, int);
thì trong thân hàm ta có thể dùng các cách viết sau để xác định giá trị của hàm ( do con trỏ f trỏ tới ) :
f(x,m) hoặc (f)(x,m) hoặc (*f)(x,m)
ở đây x là biến kiểu double còn m là biến kiểu int.
Ví dụ :
Dùng mảng con trỏ để lập bảng giá trị cho các hàm : x*x, sin(x), cos(x), exp(x) và sqrt(x). Biến x chay từ 1.0 đến 10.0 theo bước 0.5
#include 'stdio.h'
#include 'math.h'
double bp(double x) /* Hàm tính x*x */
{
return x*x;
}
main()
{
int i,j;
double x=1.0;
typedef double (*ham)(double);
ham f[6>; /* Khai bao mảng con trỏ hàm*/
/* Có thể khai báo như sau double (*f[6>(double)*/
f[1>=bp; f[2>=sin; f[3>=cos; f[4>=exp; f[5>=sqrt;
/* Gán tên hàm cho các phần tử mẩng con trỏ hàm */
while (x<=10.0) /* Lập bảng giá trị */
{
printf('\n');
for (j=1;j<=5;++j)
printf('%10.2f ',f[j>(x));
x+=0.5;
}
}
Hết bài 7.