Указатели
Э то, пожалуй, самая сложная и самая важная тема во всём курсе. Без понимания указателей дальнейшее изучении си будет бессмысленным. Указатели – очень простая концепция, очень логичная, но требующая внимания к деталям.
· Определение
· Арифметика указателей
· Указатель на указатель
· Приведение типов указателей
· NULL pointer - нулевой указатель
· Примеры
Определение
У казатель – это переменная, которая хранит адрес области памяти. Указатель, как и переменная, имеет тип. Синтаксис определения указателей
?
| <тип> *<имя>; |
Например
float *a;
long long *b;
Два основных оператора для работы с указателями – это оператор & взятия адреса, и оператор * разыменования. Рассмотрим простой пример.
?
| #include <conio.h> #include <stdio.h> void main() { int A = 100; int *p; //Получаем адрес переменной A p = &A; //Выводим адрес переменной A printf("%p\n", p); //Выводим содержимое переменной A printf("%d\n", *p); //Меняем содержимое переменной A *p = 200; printf("%d\n", A); printf("%d", *p); getch(); } |
Рассмотрим код внимательно, ещё раз
?
| int A = 100; |
Была объявлена переменная с именем A. Она располагается по какому-то адресу в памяти. По этому адресу хранится значение 100.
?
| int *p; |
Создали указатель типа int.
?
| p = &A; |
Теперь переменная p хранит адрес переменной A. Используя оператор * мы получаем доступ до содержимого переменной A.
Чтобы изменить содержимое, пишем
?
| *p = 200; |
После этого значение A также изменено, так как она указывает на ту же область памяти. Ничего сложного.
Теперь другой важный пример
?
| #include <conio.h> #include <stdio.h> void main() { int A = 100; int *a = &A; double B = 2.3; double *b = &B; printf("%d\n", sizeof(A)); printf("%d\n", sizeof(a)); printf("%d\n", sizeof(B)); printf("%d\n", sizeof(b)); getch(); } |
Будет выведено
4
4
8
4
Несмотря на то, что переменные имеют разный тип и размер, указатели на них имеют один размер. Действительно, если указатели хранят адреса, то они должны быть целочисленного типа. Так и есть, указатель сам по себе хранится в переменной типа size_t (а также ptrdiff_t), это тип, который ведёт себя как целочисленный, однако его размер зависит от разрядности системы. В большинстве случаев разницы между ними нет. Зачем тогда указателю нужен тип?
Арифметика указателей
В о-первых, указателю нужен тип для того, чтобы корректно работала операция разыменования (получения содержимого по адресу). Если указатель хранит адрес переменной, необходимо знать, сколько байт нужно взять, начиная от этого адреса, чтобы получить всю переменную.
Во-вторых, указатели поддерживают арифметические операции. Для их выполнения необходимо знать размер.
операция + N сдвигает указатель вперёд на N*sizeof(тип) байт.
Например, если указатель int *p; хранит адрес CC02, то после p += 10; он будет хранить адрес СС02 + sizeof(int)*10 = CC02 + 28 = CC2A (Все операции выполняются в шестнадцатиричном формате). Пусть мы создали указатель на начало массива. После этого мы можем "двигаться" по этому массиву, получая доступ до отдельных элементов.
?
| #include <conio.h> #include <stdio.h> void main() { int A[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; int *p; p = A; printf("%d\n", *p); p++; printf("%d\n", *p); p = p + 4; printf("%d\n", *p); getch(); } |
Заметьте, каким образом мы получили адрес первого элемента массива
?
| p = A; |
Массив, по сути, сам является указателем, поэтому не нужно использовать оператор &. Мы можем переписать пример по-другому
?
| p = &A[0]; |
Получить адрес первого элемента и относительно него двигаться по массиву.
Кроме операторов + и - указатели поддерживают операции сравнения. Если у нас есть два указателя a и b, то a > b, если адрес, который хранит a, больше адреса, который хранит b.
?
| #include <conio.h> #include <stdio.h> void main() { int A[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; int *a, *b; a = &A[0]; b = &A[9]; printf("&A[0] == %p\n", a); printf("&A[9] == %p\n", b); if (a < b) { printf("a < b"); } else { printf("b > a"); } getch(); } |
Если же указатели равны, то они указывают на одну и ту же область памяти.
Указатель на указатель
У казатель хранит адрес области памяти. Можно создать указатель на указатель, тогда он будет хранить адрес указателя и сможет обращаться к его содержимому. Указатель на указатель определяется как
?
| <тип> **<имя>; |
Очевидно, ничто не мешает создать и указатель на указатель на указатель, и указатель на указатель на указатель на указатель и так далее. Это нам понадобится при работе с двумерными и многомерными массивами. А вот простой пример, как можно работать с указателем на указатель.
?
| #include <conio.h> #include <stdio.h> #define SIZE 10 void main() { int A; int B; int *p; int **pp; A = 10; B = 111; p = &A; pp = &p; printf("A = %d\n", A); *p = 20; printf("A = %d\n", A); *(*pp) = 30; //здесь скобки можно не писать printf("A = %d\n", A); *pp = &B; printf("B = %d\n", *p); **pp = 333; printf("B = %d", B); getch(); } |
Указатели и приведение типов
Т ак как указатель хранит адрес, можно кастовать его до другого типа. Это может понадобиться, например, если мы хотим взять часть переменной, или если мы знаем, что переменная хранит нужный нам тип.
?
| #include <conio.h> #include <stdio.h> #define SIZE 10 void main() { int A = 10; int *intPtr; char *charPtr; intPtr = &A; printf("%d\n", *intPtr); printf("--------------------\n"); charPtr = (char*)intPtr; printf("%d ", *charPtr); charPtr++; printf("%d ", *charPtr); charPtr++; printf("%d ", *charPtr); charPtr++; printf("%d ", *charPtr); getch(); } |
В этом примере мы пользуемся тем, что размер типа int равен 4 байта, а char 1 байт. За счёт этого, получив адрес первого байта, можно пройти по остальным байтам числа и вывести их содержимое.