Указатели

ПЛАН
Понятие указателя, виды указателей в C++
Способы инициализации указателей
Операции с указателями в C++
Динамические массивы
Литература

УКАЗАТЕЛЬ
Когда компилятор обрабатывает оператор определения переменной (например, int i=10;), он выделяет память в соответствии с типом (int) и инициализирует ее указанным значением (10).
Все обращения в программе к переменной по ее имени (i) заменяются компилятором на адрес области памяти, в которой хранится значение переменной.
Программист может определить собственные переменные для хранения адресов областей памяти. Такие переменные называются указателями.

УКАЗАТЕЛЬ
Указатели предназначены для хранения адресов областей памяти.

«КУЧА»
Указатели чаще всего используют при работе с динамической памятью, называемой «кучей» (англ. heap).
Это свободная память, в которой можно во время выполнения программы выделять место в соответствии с потребностями.
Доступ к выделенным участкам динамической памяти (динамическим переменным) производится только через указатели.
Время жизни динамических переменных — от точки создания до конца программы или до явного освобождения памяти.

ВИДЫ УКАЗАТЕЛЕЙ В C++

УКАЗАТЕЛЬ НА ФУНКЦИЮ
Содержит адрес в сегменте кода, по которому располагается исполняемый код функции, то есть адрес, по которому передается управление при вызове функции.
Указатели на функции используются для косвенного вызова функции (не через ее имя, а через обращение к переменной, хранящей ее адрес), а также для передачи имени функции в другую функцию в качестве параметра.

УКАЗАТЕЛЬ НА ФУНКЦИЮ
Указатель на функцию имеет тип «указатель на функцию, возвращающую значение заданного типа и имеющую аргументы заданного типа»:
тип (*имя) (список_типов_аргументов);
Например, объявление:
int (*fun) (double, double);
задает указатель с именем fun на функцию, возвращающую значение типа int и имеющую два аргумента типа double.

УКАЗАТЕЛЬ НА ОБЪЕКТ
Содержит адрес области памяти, в которой хранятся данные определенного типа (основного или составного).
Простейшее объявление указателя на объект (в дальнейшем «указателя») имеет вид:
тип *имя;
где тип может быть любым, кроме ссылки и битового поля.
Можно определить указатель на указатель и др.

УКАЗАТЕЛЬ НА ОБЪЕКТ
Звездочка относится непосредственно к имени, поэтому для того, чтобы объявить несколько указателей, требуется ставить * перед именем каждого из них.
Например, в операторе: int *a, b, *с;
описываются два указателя на целое с именами а и с, а также целая переменная b.
Размер указателя зависит от модели памяти.

УКАЗАТЕЛЬ НА VOID
Применяется в тех случаях, когда конкретный тип объекта, адрес которого требуется хранить, не определен (например, если в одной и той же переменной в разные моменты времени требуется хранить адреса объектов различных типов).
Указателю на void можно присвоить значение указателя любого типа, а также сравнивать его с любыми указателями, но перед выполнением каких-либо действий с областью памяти, на которую он ссылается, требуется преобразовать его к конкретному типу явным образом.

УКАЗАТЕЛЬ
Указатель может быть константой или переменной, а также указывать на константу или переменную.
Рассмотрим примеры:
int i; //целая переменная
const int ci = 1; //целая константа
Int *pi; //указатель на целую переменную
const int *pci; //указатель на целую константу
int *const ср = &i; //указатель-константа на целую //переменную
const int *const срс = &ci; //указатель-константа на //целую константу

УКАЗАТЕЛЬ
Модификатор const, находящийся между звездочкой и именем указателя, относится к самому указателю и запрещает его изменение, а const слева от звездочки задает постоянство значения, на которое он указывает.
Для инициализации указателей использована операция получения адреса &.
План

ПРИСВАИВАНИЕ УКАЗАТЕЛЮ АДРЕСА СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБЪЕКТА
с помощью операции получения адреса:
int а = 5; //целая переменная
int *р = &а; //в указатель записывается адрес а
int *р (&а); //то же самое другим способом
с помощью значения другого инициализированного указателя:
int *r = р;
с помощью имени массива или функции, которые трактуются как адрес:
int b[10]; //массив, имя массива хранит адрес первого элемента
int *t = b; //присваивание адреса начала массива
void f(int а ){ /* ... * / } // определение функции
void (*pf)(int); // указатель на функцию
pf = f; // присваивание адреса функции

ВЫДЕЛЕНИЕ УЧАСТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ И ПРИСВАИВАНИЕ ЕЕ АДРЕСА УКАЗАТЕЛЮ
тип_данных *имя_указателя = new тип_данных;
int *n = new int; //выделение памяти под величину типа int
int *m = new int (10); //выделение памяти под величину типа int, //инициализация выделенной динамической памяти значением 10
int *q = new int [10]; //выделение памяти под массив
//из 10 целых чисел

ОСВОБОЖДЕНИЕ ПАМЯТИ
Освобождение памяти, выделенной с помощью операции new, должно выполняться с помощью delete.
При этом переменная-указатель сохраняется и может инициализироваться повторно. Приведенные выше динамические переменные уничтожаются следующим образом:
delete n; delete m; delete [ ] q;
План

ОПЕРАЦИИ С УКАЗАТЕЛЯМИ В C++

РАЗАДРЕСАЦИЯ
Операция разадресации, или разыменования, предназначена для доступа к величине, адрес которой хранится в указателе.
Эту операцию можно использовать как для получения, так и для изменения значения величины (если она не объявлена как константа).
char а; //переменная типа char
char *р = new char; /* выделение памяти под указатель и под динамическую переменную типа char */
*р = 'Ю'; а = *р; // присваивание значения обеим переменным

ПРИСВАИВАНИЕ
Указателю можно присвоить либо адрес объекта того же типа, либо значение другого указателя.
Для получения адреса объекта используется
операция &.
Например:
int a = 10;
int *pa = &a; // указатель pa хранит адрес переменной a
При этом указатель и переменная должны иметь один и тот же тип, в данном случае это тип int.

ПРИСВАИВАНИЕ
Когда указателю присваивается другой указатель, то первый указатель начинает указывать на тот же адрес, на который указывает второй.
Например:
int a = 10; int b = 2;
int *pa = &a; int *pb = &b;
pa = pb;
На какой адрес указывает pa?

НУЛЕВОЙ УКАЗАТЕЛЬ
Нулевой указатель (англ. null pointer) – это указатель, который не указывает ни на какой объект.
Для создания нулевого указателя можно применять следующие способы:
int *p2 = NULL;
int *p3 = 0;

СРАВНЕНИЕ
К указателям могут применяться операции сравнения >, >=, <, <=,==, !=.
Операции сравнения применяются только к указателям одного типа и к значениям NULL.
Для сравнения используются адреса, на которые ссылаются указатели.

ПРИВЕДЕНИЕ ТИПОВ
Иногда требуется присвоить указателю одного типа значение указателя другого типа.
В этом случае следует выполнить операцию приведения типов с помощью операции
(тип_указателя *)
В скобках указывается тип, к которому следует выполнить преобразование.
Например:
char c = 'N';
char *pc = &c;
int *pd = (int *)pc; //преобразование к int
void *pv = (void*)pc; //преобразование к void

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Указатели могут участвовать в арифметических операциях (инкремент, декремент, сложение, вычитание).
Операция инкремента ++ увеличивает значение на единицу. В случае с указателем увеличение на единицу будет означать увеличение адреса, который хранится в указателе, на размер типа указателя.
Операция декремента -- уменьшает значение на единицу. В случае с указателем уменьшение на единицу будет означать уменьшение адреса, который хранится в указателе, на размер типа указателя.

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Аналогично указатель будет изменяться при прибавлении/вычитании не единицы, а какого-то другого числа.
Например, добавление к указателю типа double числа 2 будет означать, увеличение адреса, который хранится в указателе, два раза на размер типа указателя.

ПРИМЕР 1
…
int main()
{ double *x, *y; //указатели на величины типа double
x = new double(10);
y = new double;
*y = (pow(*x, 2) - 7*(*x) + 10) /
(pow(*x, 2) - 8*(*x) + 12);
cout << *y << endl;
delete x; delete y;
return 0; }
Напишите программу для вычисления значения выражения, используя указатели.

ПРИМЕР 2
#include "stdafx.h"
#include
#include
using namespace std;
void vmas(int *a, int k)
{ for (int i = 0; i < k; i++) cout << a[i] << " ";
cout << endl; }
Напишите программу для решения задачи, используя указатель на массив: если в массиве А(10) есть элемент, равный кубу последнего элемента, то все элементы, следующие за ним, возвести в куб, иначе вывести массив без изменений.

ПРИМЕР 2
int main()
{int n = 10;
int *mas = new int[n] {2,5,6,7,8,3,2,4,9,2}; //указатель на массив
vmas(mas, n); //вывод массива
int nmas = -1; //нет элементов равных кубу последнего элемента
for (int i = 0; i < n-1; i++)
if (mas[i] == pow(mas[n-1], 3)) {nmas = i; break;}
if (nmas != -1)
for (int i = nmas+1; i < n; i++) mas[i] = pow(mas[i], 3);
vmas(mas, n); //вывод массива
return 0; }
План

ДИНАМИЧЕСКИЕ МАССИВЫ
При объявлении статического массива, его размером является числовая константа, например:
int n = 10;
int arr[n];
Но в некоторых случаях изначально неизвестно сколько элементов окажется в массиве, например, их количество задаст пользователь.
В этом случае используются динамические массивы.

СОЗДАНИЕ ОДНОМЕРНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО МАССИВА
int main()
{ int num; //размер массива
cout << "Enter integer value: ";
cin >> num; //получение от пользователя размера массива
int *p = new int[num]; //выделение памяти для массива
for (int i = 0; i < num; i++) //заполнение и вывод массива
{ p[i] = i;
cout << "Value of " << i << " element is " << p[i] << endl; }
delete [] p; //очистка памяти
return 0; }
Динамические массивы нельзя инициализировать при создании.

ДОСТУП К ЭЛЕМЕНТАМ ДИНАМИЧЕСКОГО МАССИВА
Доступ к элементам динамического массива осуществляется так же, как к статическим.
Например, к элементу номер 5 приведенного ранее массива можно обратиться как p[5] или *(p+5).

СОЗДАНИЕ ДВУМЕРНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО МАССИВА
…
int nstr, nstb;
cout « "Введите количество строк и столбцов :";
cin » nstr » nstb;
int **a = new int *[nstr]; // 1
for (int i = 0; i
a[i] = new int [nstb]; // 3
…

СОЗДАНИЕ ДВУМЕРНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО МАССИВА
В операторе 1 объявляется переменная типа «указатель на указатель на int» и выделяется память под массив указателей на строки массива (количество строк — nstr).
В операторе 2 организуется цикл для выделения памяти под каждую строку массива.
В операторе 3 каждому элементу массива указателей на строки присваивается адрес начала участка памяти, выделенного под строку двумерного массива.
Каждая строка состоит из nstb элементов типа int.

СОЗДАНИЕ ДВУМЕРНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО МАССИВА
План