田维莲 羊巍 六盘水师范学院
C语言程序设计教学中，指针的教学是重难点；
此时，学生已经学了函数、数组及结构体等内容，而在指针与函数、指针与结构体及文件的教学中，都需要学生对指针有着深刻的理解与掌握，同时，在其后续课程数据结构中，对指针有很高要求，学生如果不掌握指针并灵活运用，很多算法的实现无从谈起。另一方面，指针的教学比较难，指针涉及机器硬件，不好抽象，教学中，常常要图示大量的内存图，学生往往会陷入内存细节，而忽视程序的逻辑与指针概念本身的清晰理解；
笔者在多年的教学实践中，认为应该对指针的教学几个要点作一些梳理，通过示例强调在教学中几个比较关键的知识点，同时，引入几个新概念或新的理解方式，帮助学生理解、掌握运用指针。
（一）指针变量
上述程序片段中，声明了4个变量，在教学中应该明确有关的3个问题：
1.变量与对象的关联方式
变量i保存对象2，而类型为int *的变量p保存值为i的内存地址的对象&i，我们可能更关心的是变量p与对象2的关联，应该明确，变量i与对象2是直接关联，变量p与对象2是间接关联，变量p通过保存变量i的地址而与对象2关联，可以通过间接寻址运算符*取得变量i的值（即对象2），但此时应注意，语句int * p = &i 中的符号“*”不是间接寻址运算符，其作用是编译时，告诉编译器，变量p是一个类型为int *的指针（引用）变量，变量p可以和类型为int的变量通过赋值的形式发生关联，即p = &i。
2.C语言中量（常量与变量）的分类
可以明确，C语言中，从上述变量与对象的关联方式来说，变量分为两类，一类为值类型变量，其保存的是非地址值的值对象（如变量i），另一类为引用（指针）类型变量（如变量p），其保存的值是内存地址，但要注意，*p是变量i 的别名（也就是说，在变量i的作用域范围内，凡是出现变量i的地方，均可用*p替换。），*p是左值，通过*p可以对变量i 的值进行读写，对*p进行赋值操作，等同于对变量i进行赋值操作。
对于C语言中的值常量而言，也可以分为两类，一类是地址值，我们称其为引用（指针）类型，另一类常量称为值类型。
3.指针变量的使用
C语言中，要使用指针变量，要有一个前提，指针变量要么和一个变量发生关联（如语句：int *p = &i；
使得指针变量p和变量i发生了关联），要么指针变量有一个非空的合法地址值（如语句：int*q = (int *)malloc(sizeof(int) * 2；
使得变量q得到了一个类型为int *的，由函数malloc分配的连续内存地址的首地址值）。
指针变量t被初始化为NULL，称t为空指针，t的值NULL（宏NULL在stdio.h和stdlib.h等头文件中均有定义）是一个区别于任何有效指针值的特殊值，这表明t“不指向任何地方”；
若指针变量t没有初始化，则这个指针变量就成悬空指针，这表明t是一个“不知道指向哪里”的指针，若是通过空指针或悬空指针访问内存，程序要么崩溃，要么出现难以预料的结果，为此，应该强调，一个良好的编程习惯是，将暂时不用的指针变量在声明时立即初始化为NULL，这样可以清出程序中的悬空指针，同时在使用指针变量应检测其值是否为空，如上述的代码片段中，对指针变量q的检测(if(q))。
（二）指针与数组
上述代码片段中，意在展示通对指针处理数组，学生习惯使用的arr[i]，实际上，最后arr[i]被编译成为*(arr+i)，也就是说arr[i]等价于*(arr+i)，同理*(p+i)等价于p[i]；
同时，在教学中，应该强调，p、*p以及*arr是左值，而arr不是，数组名arr是一个类型为int *const的指针常量，其值为数组arr中首元素（arr[0]）的地址值，另一个问题是，arr[5]非法，而&arr[5]却合法，虽然，arr[5]不存在，但是，对arr[5]取地址是可以的，实际上，&arr[5]等价于&*(arr + 5)，而&*(arr + 5)就是(arr + 5)，(arr + 5)是一个类型为int *的地址值。
（三）指针、函数及结构体
上述示例代码片段中，函数total_score的作用：将结构体c的成员scores中前size-1项数组元素进行加总并返回。将类型为class*的指针作为函数的参数是一种高效的作法，这样作避免了实参向形参传值时，数组scores被复制，学生可能会疑问：设计一个函数原型为int total_score(class cl)的函数来做同样的事也可以高效完成，因为，形参cl的成员scores是一个数组名，当调用发生时，复制给形参cl的成员scores的值不就是个地址吗，实参的数组没有被复制，实参和形参共享同一个数组？应该强调的是，在C语言中，对结构体进行复制时，结构体中的数组成员也被复制，而非两个结构体共享同一个数组，因此，将类型为class结构体作为函数的参数的做法低效。
函数no_pass将结构体c数组成员中，值小于60的数组元素下标标记于另一个结构体nopass中，并返回nopass。此处，学生可能会有疑问：应该返回一个指向nopass的指针，而非结构体nopass，这样可以避免调用no_pass函数，取返回值时，未发生的结构体数组成员被复制，因而高效。在这个地方，可以强调，C语言中，返回一个指向局部自动变量的指针是致命的，一旦no_pass函数执行完毕，其所占据的内存空间随即被回收，结构体nopass不存在了，指向nopass的指针变成了指向一个不存在的对象的指针，在no_pass函数外部使用该指针，程序可能会崩溃或出现无法预知结果。因此，no_pass函数的处理方式是正确而又明智的，这种处理方式避免了“返回一个指向局部自动变量的指针”的错误。
（四）指针与字符串
上述的示例代码中，学生可能会有疑问：程序为什么报错？笔者认为，要从几个方面说起，一方面，”Hello”到底是什么？如果回答，”Hello”是字符串。那么这个回答是含混不清的。首先，”Hello”是字符串字面量（一些教材又称为字符串常量，并解译：常量就是不能被改变的量，于是修改字符串常量程序会报错，这样的解译实际上没有把问题说清楚。），字符串字面量就是字符串的在源程序中的字面表达；
其次，”Hello”被保存于一片连续的内存空间中，字符’o’的后面被追加代表字符串结束的字符’’，类型为char *的指针str的值为字符串"Hello"的第一个字符的内存地址；
再次，字符串”Hello”的类型为const char *，将一个类型为const char *的值赋给一个类型为char *的变量是可以的，因为类型char *兼容类型const char*，但是，这个const修饰符表明字符串”Hello”本身不可以修改，于是上述的示例代码中第四行会报错；
同时，应该明确，字符串”Hello”也是C语言中的表达式，其值的类型为const char *，换言之，字符串”Hello”是类型为const char *的指针。
可以明确，C语言中，字符串对象的类型是const char *，这里，可能又会有疑问：那么示例代码中，将数组名chs初始化为”Hello”，既然字符串是不可被修改的对象，那么，示例代码中的第三行为什么没报错呢？其实，chs的初始化形式仅是C语言中初始化的缩写形式，编译器会自动将字符串形式初始化转换为字符数组（在字符数组中追加字符’’）形式的初始化，于是指针常量chs指向一个字符数组对象，这个字符数组对象是一个可变对象，通过数组名chs修改数组元素的值，当然没有问题，于是，程序也就没有报错。
指针是C语言的精髓，熟练掌握指针，对于学好C语言极其重要；
同时在教学中，指针的教学是一个难点，一是指针涉及机器底层，缺乏高级程序设计语言的抽象性，学生不太容易全面而又清晰的理解与掌握指针；
另一方面，C语言中的指针与其它知识点有着紧密的联系，本文通过对C语言程序设计课程中指针的几个教学要点的梳理，明确了指针教学中的几个关键问题，以期在教学有所裨益。