4868

Указатели. Адресная арифметика. Ссылки

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Указатели. Адресная арифметика. Ссылки. Указатели – особый тип данных. Указатель хранит адрес, по которому в памяти располагается некоторый объект (переменная, массив, функция). Можно упрощенно представить память компьютера в виде массива после...

Русский

2012-11-28

41 KB

8 чел.

Указатели. Адресная арифметика. Ссылки.

Указатели – особый тип данных. Указатель хранит адрес, по которому в памяти располагается некоторый объект (переменная, массив, функция). Можно упрощенно представить память компьютера в виде массива последовательно пронумерованных (адресованных) ячеек (байт). Любой переменной соответствует определенный участок памяти, представляющий собой непрерывную «цепочку» байт необходимого размера. Размер зависит от типа переменной. Например, переменная типа char всегда занимает ровно 1 байт, а переменная типа int может занимать 2 и больше байта (в зависимости от архитектуры компьютера и используемого компилятора). Соответственно, зная адрес начала участка памяти, выделенного для некоторой переменной, а также её тип, можно обеспечить чтение и запись этой переменной косвенным образом, через её адрес. Возможность такой косвенной работы с переменными (а также с массивами и функциями) осуществляется с помощью указателей.

Объявления указателя на переменную выглядит так:

 тип_переменной * имя_указателя;

Адрес переменной можно получить с помощью оператора &, в следующем примере указатель p инициализируется адресом переменной i:

int i = 10; 

int * p = & i;

Указателю любого типа можно присвоить значение 0, что означает, что указатель не адресует никакой переменной.

Косвенное обращение к переменной, адрес которой хранит указатель, осуществляется с помощью оператора разыменовывания (dereferencing) *, в приведенном ниже примере значение переменной d изменяется косвенным образом через указатель pd:

double d = 10;

 double * pd = & d;

*pd = 20;

std::cout << "d: " << d << std::endl;

Попытка косвенного обращения через указатель, имеющий нулевое значение, приведет к ошибке времени выполнения (run-time).

Указатели одного типа можно присваивать друг другу, при этом оба указателя будут ссылаться на один и тот же объект:

 

 float f = 1.0;

 float * pf1 = & f; // pf1 хранит адрес переменной f

 float * pf2 = pf1; // pf2 тоже хранит адрес переменной f

* pf2 = 2.0;       // теперь f == 2.0

 float g = * pf1;   // теперь g == f (2.0)

Указатель не может адресовать объект другого типа. Такие операции запрещены, потому что интерпретация компилятором объектов, адресуемых указателем, зависит от типа указателя:

 

 int i = 10;

   float * pf = & i; // ошибка

Иногда возникают ситуации, когда нужно только само значение адреса, а не объект, на который он указывает (например, нужно сравнить адрес с каким-то другим). Для этого существует специальный указатель void, который может адресовать любой тип данных. Однако, поскольку тип объекта, адресуемого таким указателем, неизвестен, никакие манипуляции с объектом через этот указатель не допустимы. Все, что можно сделать – присвоить его значение другому указателю или сравнить его с какой-либо адресной величиной.

  int i = 10;

  float f = 5.0;

  void * pv = & i; // допустимо

  pv = & f; // допустимо

  *p v = 1; // ошибка!

Применение оператора взятия адреса & к объекту типа int возвращает результат типа int*. Если ту же операцию применить к объекту типа int * (указатель на int), получим указатель на указатель на int, т.е. int**. int** – это адрес переменной, которая содержит адрес переменной типа int. В следующем примере, разыменовав ppi, мы получим переменную типа int*, содержащую адрес переменной i. Чтобы получить значение переменной i, операцию разыменовывания к ppi надо применить дважды:

 

      int i = 10;

  int * pi1 = & i; // pi1 получает адрес i

  int ** ppi = & pi1; // ppi получает адрес pi1

  int * pi2 = * ppi;  // pi2 получает значение pi1 косвенно,

                      // через указатель ppi. Фактически,

                      // теперь pi2 тоже содержит адрес i

  

  int j = **ppi; // j получает значение i косвенно,

                 // используя двойную адресацию

Адресная арифметика.

 Указатели могут быть использованы в арифметических выражениях. К указателю можно прибавлять или вычитать целое значение. Прибавление к указателю 1 увеличивает хранящееся в нем значение адреса на размер области памяти, используемый переменной соответствующего типа. Это позволяет использовать указатели при работе с массивами: поскольку в массивах все элементы располагаются в памяти последовательно, прибавление к указателю 1 означает «перевод» его на следующий элемент массива:

      int A[10];

  int * it = & A[0]; // Указатель на начало массива

  int * end = & A[10]; // Указатель на конец массива,

                       // фактически, это адрес участка памяти,

                       // расположенного сразу после последнего

                       // элемента массива

  while ( it != end ) // пока не дошли до конца массива

  {

     *it = rand(); // записываем в текущий элемент случайное число

     ++it; // увеличиваем указатель на 1,

           // т.е. переходим к следующему элементу массива

  }

 Ссылки.

Ссылочный тип служит для задания переменной дополнительного имени (синонима). Ссылка позволяет косвенно манипулировать переменной, аналогично указателю. Чаще всего ссылки используются в качестве формальных параметров функций. Ссылочный тип описывается указанием оператора взятия адреса & перед именем переменной. Ссылка обязательно должна быть инициализирована. Определив ссылку, невозможно изменить её так, чтобы работать с другим объектом.

  int i = 10 , j = 5;

  int & ri = i; // ri - синоним переменной i

  int & ri2; // Ошибка - ссылка не инициализирована

Все операции со ссылкой относятся к адресуемой ей переменной, в том числе присваивание и взятие адреса:

  ri = j; // i получает значение j через ссылку ri

  ri++; // i увеличивается на 1 через ссылку ri

     int * pi = & ri; // указатель pi получает значение

                   // адреса i через ссылку ri


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4958. Создание вашей первой программы на C++ 436.5 KB
  Создание вашей первой программы Все вы использовали компьютерные программы, такие как текстовый процессор, электронные таблицы и даже Microsoft Windows. Компьютерные программы, или программное обеспечение, представляют собой файлы, содержащие инстру...
4959. Более внимательный взгляд на C++ 65.5 KB
  Более внимательный взгляд на C++ В уроке 1 вы создали несколько программ на C++. В то время ваша цель заключалась в том, чтобы понять процесс создания и компиляции программ на C++, а не в том, чтобы понять операторы C++. В данном уроке вы впервые бо...
4960. Вывод сообщений на экран на C++ 170 KB
  Вывод сообщений на экран Все программы на C++, созданные вами в уроках 1 и 2, использовали выходной поток cout для вывода сообщений на экран. В этом уроке вы будете использовать cout для вывода символов, целых чисел, например 1001, и чисел с плавающ...
4961. Программы хранят информацию в переменных 130.5 KB
  Программы хранят информацию в переменных Все программы, представленные в уроках 1ש, были очень простыми. Однако по мере того, как ваши программы начинают выполнять более многоплановые задачи, они должны хранить информацию во время выполнения. ...
4962. Выполнение простых операций на C++ 177.5 KB
  Выполнение простых операций Из урока 4 вы узнали, как объявлять и использовать переменные в своих программах. По мере усложнения программ вы будете выполнять арифметические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление, над значениями...
4963. Отчет создания простой программы в Visual Studio 2012 447.93 KB
  Отчет создания простой программы Запускаем программу Visual Studio 2012 Запуск программы Visual Studio 2012 FIRST. СРР Удалила все содержимое и заменила на заранее приготовленный мной текст из блокнота. Вид глобальной обла...
4964. Технология модульного программирования 23.5 KB
  Технология модульного программирования Сущность технологии модульного программирования Технология модульного программирования заключается в разбиении программы на отдельные модули. Модуль должен обладать следующими основными свойствами: выполн...
4965. Создание новых типов данных 30.5 KB
  Создание новых типов данных Для представления данных о сложных физических и математических объектах необходимо создавать новые типы данных на основе базовых и ранее созданных. Структуры Наиболее простым способом создания нового типа данных является...
4966. Класс как основа технологии объектно-ориентированного программирования (ООП) 25.77 KB
  Класс как основа технологии объектно-ориентированного программирования (ООП) Основные составляющие технологии ООП Инкапсуляция – объединение элементов данных и действий над ними в класс с ограничением доступа к элементам данных. Это означает...