05 указатели

Указатель
это переменная, которая содержит в качестве своего значения адрес памяти
указатель может хранить адрес:
переменной
функции
массива
объекта
другого указателя
Язык Си. Тема 5

Объявление указателя
Объявление указателя на целое и целого числа:
Объявление двух указателей типа float:
Язык Си. Тема 5
int *countPtr = NULL, count = 0;
float *xPtr = 0, *yPtr = 0;
Хорошо!
NULL – специальный макрос для обнуления указателей.
Можно также воспользоваться числом 0.
float *xPtr, *yPtr;
int *countPtr;
Плохо!
Объявлять неинициализированный указатель

Операция адресации
Взятия адреса или адресации & - унарная операция, которая возвращает адрес своего операнда
Операнд операции адресации должен быть L-величиной (т.е. чем-то таким, чему можно присвоить значение так же, как переменной)
Операция адресации не может быть применена к константам, к выражениям, не дающим результат, на который можно сослаться
Язык Си. Тема 5
int y = 5;
int *yPtr = 0;
yPtr = &y;

Операция разыменования
Разыменования или косвенной адресации * - возвращает значение объекта, на который указывает ее операнд (т.е. указатель)
Применяется только к переменным, хранящим адрес (либо к выражениям, результатом которых будет адрес)
Язык Си. Тема 5
printf("%d\n", *yPtr); //5

Операции с указателями
int a = 7;
int *aPtr = &a;
printf("Address a is: %x\n", &a);
printf("Value aPtr is: %x\n", aPtr);
printf("Value a is: %d\n", a);
printf("Value *aPtr is:%d\n", *aPtr);
printf("&*aPtr is %x\n", &*aPtr);
printf("*&aPtr is %x\n", *&aPtr);
Язык Си. Тема 5
Результат:
0012FF7C
0012FF7C
7
7
0012FF7C
0012FF7C

Указатель на указатель
Позволяет хранить адрес переменной, хранящей адрес
При объявлении нужно использовать две звездочки
Для получения значения нужно использовать операцию разыменования дважды
Язык Си. Тема 5
int y = 5;
int *p = 0;
p = &y;
int **pp = 0;
pp = &p;

Указатель на указатель
int a = 5;
int * p = &a;
int ** pp = &p;
printf("%d\n", a);
printf("%d\n", *p);
printf("%d\n", **pp);
printf("%x\n", &a);
printf("%x\n", p);
printf("%x\n", *pp);
printf("%x\n", &p);
printf("%x\n", pp);
printf("%x\n", &pp);
Язык Си. Тема 5
Результат:
5
5
5
0012FBA0
0012FBA0
0012FBA0
0012FB94
0012FB94
0012FB88

Взаимосвязь указателей и массивов
Имя массива – это адрес первого элемента массива
Имя массива – это постоянный указатель
Можно объявить указатель на первый элемент массива и использовать его вместо имени массива
Указатель на первый элемент массива и имя массива могут использоваться практически эквивалентно
Язык Си. Тема 5

Взаимосвязь указателей и массивов
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
printf("%d\n", b[i]);
}
Язык Си. Тема 5
#define SIZE 5
int b[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* bPtr = 0;
bPtr = b;
bPtr = &b[0];
Эти строчки эквивалентны
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
printf("%d\n", bPtr[i]);
}
После инициализации указателя работать с массивом можно через его имя, а можно через указатель

Арифметика указателей
Возможные действия:
<указатель> = <указатель> + <целое число>
<указатель> = <указатель> – <целое число>
<указатель> = <указатель> ++
<указатель> = <указатель> –-
<целое число> = <указатель> - <указатель>
Язык Си. Тема 5
Арифметические действия с указателями имеют смысл, только если указатель ссылается на массив

Арифметика указателей
#define ROW 5
double arr[ROW] = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5 };
double *p = arr;
Язык Си. Тема 5

Арифметика указателей
#define SIZE 5
int v[SIZE] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int *vPtr = &v[0];
printf("%x\n", vPtr++);
vPtr +=2;
printf("%x\n", vPtr);
printf("%d\n", vPtr - v);
Язык Си. Тема 5
1 2 3 4 5
3000
Результат:
3000
3012
3

Взаимосвязь указателей и массивов
Язык Си. Тема 5
bPtr +=3; //OK
b += 3; //error
bPtr ++; //OK
b ++; //error
int b[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int* bPtr = 0;
bPtr = b;
bPtr = &b[0];
Имя массива – это постоянный указатель, значит, оно не является L-величиной:

Операция индексации и запись указатель-смещение
Для доступа к элементу массива или для сдвига указателя по массиву можно использовать два варианта обращения:
Через операцию индексации:
Через запись указатель-смещение
Эти варианты эквивалентны
Язык Си. Тема 5
printf("%d\n", b[3] );
bPtr[3] = 5;
printf("%d\n", *(bPtr+3) );
*(b+3) = 5;

Массивы указателей
Это массивы, элементами которых являются указатели
Используются при работе с динамическими объектами
Указатели внутри массива могут ссылаться на массивы переменной длины
Часто используются при работы со строками формата Си
Массивы указателей можно рассматривать как двумерные массивы. У таких массивов известно количество строк, но не известно количество столбцов (оно может быть разным в каждой строке)
Язык Си. Тема 5

Массивы указателей
char *suit[4] = { "весна",
"лето",
"осень",
"зима" };
Язык Си. Тема 5
A1 A2 A3 A4 A5 A6
D1 D2 D3 D4 D5

Массивы указателей
char* c[] = {"ENTER",
"NEP",
"POINT",
"FIRST"};
char **cp[] = {c+3, c+2, c+1, c};
char *** cpp = cp;
printf("%s", * * ++ cpp);
printf("%s ", * -- * ++ cpp + 3);
printf("%s", *cpp[ -2 ] + 3);
printf("%s\n", cpp[ -1 ][ -1 ] + 1);
Массив указателей
Массив указателей на указатели
Указатель на указатель на указатель
Что будет напечатано?
Язык Си. Тема 5

Массивы указателей
cpp
A1 A2 A3 A4 A5 A6
B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4 C5 C6
D1 D2 D3 D4 D5 D6
Распределение памяти в задаче с предыдущего слайда
Язык Си. Тема 5

Указатели на массивы
Язык Си. Тема 5
Это указатели, которые ссылаются на целый массив, а не на отдельный элемент
Используются при передаче многомерных массивов в функции
При арифметике указателей смещаются на размер всего массива, на который ссылаются
Указатели на массивы также можно рассматривать как двумерные массивы. У таких массивов может быть неизвестное число строк, но число столбцов фиксировано и не меняется

Указатели на массивы
#define ROW 2
#define COLUMN 3
int b[ROW][COLUMN] = { 1,2,3,4,5,6 };
int(*pb)[COLUMN] = 0;
pb = b;
for (int i = 0; i < ROW; i++) {
for (int j = 0; j < COLUMN; j++) {
printf("%d\t", pb[i][j] );
}
printf("\n");
}
Язык Си. Тема 5
pb ссылается на первый элемент массива b.
Теперь через pb можно работать с массивом b
Работа как с обычным двумерным массивом
pb хранит адрес первого элемента массива b.
Первый элемент массива b – это массив из трех элементов {1,2,3}

Указатели на массивы
#define ROW 2
#define COLUMN 3
int b[ROW][COLUMN] = { 1,2,3,4,5,6 };
int(*pb)[COLUMN] = 0;
pb = b;
printf("%x\n", pb);
printf("%x\n", b);
printf("%x\n", b[0]);
Язык Си. Тема 5
Результат:
0028F914
0028F914
0028F914
pb имеет тип int(*)[3]
b имеет тип int[2][3]
b[0] имеет тип int * const
При этом адрес, на который они ссылаются - одинаковый

Указатели на массивы
#define ROW 2
#define COLUMN 3
int b[ROW][COLUMN] = { 1,2,3,4,5,6 };
int(*pb)[COLUMN] = 0;
pb = b;
printf("%x\n", (pb + 1) );
printf("%x\n", (b + 1) );
printf("%x\n", (b[0] + 1) );
Язык Си. Тема 5
Результат:
0028F920
0028F920
0028F918
Смещение указателей дает разные результаты:
Указатели pb и b хранят адрес массива и сдвигаются на sizeof(int[COLUMN])
Указатель b[0] хранит адрес одного целого числа и сдвигается на sizeof (int)

Указатели на массивы
#define ROW 2
#define COLUMN 3
int b[ROW][COLUMN] = { 1,2,3,4,5,6 };
int(*pb)[COLUMN] = 0;
pb = b;
printf("%x\n", pb++);
printf("%x\n", b++);
printf("%x\n", b[0]++);
Язык Си. Тема 5
Результат:
0028F914
ошибка
ошибка
Указатели b и b[0] являются постоянными указателями на первый элемент массива, поэтому к ним нельзя применять операцию инкремента / декремента

Динамические массивы
Их размер может меняться в процессе работы программы
Память под них выделяется и освобождается только по запросу пользователя (программиста)
Место выделяется в специальной памяти – динамической
Динамические массивы работают медленнее обычных (статических)
Язык Си. Тема 5

Функции для работы с динамической памятью
Выделение блока памяти размера size
Выделение блока для хранения n-элементов по size байт
Перераспределение блока памяти
Освобождение памяти
Язык Си. Тема 5
void * malloc (size_t size);
void * calloc(size_t n, size_t size);
void * realloc(void* ptr, size_t size);
void free(void *ptr);

Выделение памяти под динамические массивы
char * MyArr = 0;
int n = 0;
puts("Enter a number");
scanf("%d", &n);
//выделение памяти под массив символьного типа
MyArr =(char *) calloc(n, sizeof(char) );
…
//освобождение памяти из-под массива
free(MyArr);
Язык Си. Тема 5

Выделение памяти под двумерный массив
int ** MyArr = 0, n, m;
puts("Enter two numbers");
scanf("%d%d", &n, &m);
//выделение памяти под двумерный массив
//сначала под массив указателей
MyArr = (int **) calloc(n, sizeof(int *) ); //потом под каждый из подмассивов
for (int i=0; i
{
MyArr[i] = (int *) calloc(m, sizeof(int) );
}
Язык Си. Тема 5

Освобождение памяти из-под двумерного массива
//сначала из-под каждого подмассива
for (int i=0; i
free(MyArr[i]);
//потом из-под массива указателей
free(MyArr);
Язык Си. Тема 5