Указатели. Все переменные и другие объекты хранятся в оперативной памяти

Все переменные и другие объекты хранятся в оперативной памяти. Оперативную память можно представить в виде некоторой последовательности байтов, куда можно записывать данные и код. Когда работает программа, то ей доступна не вся оперативная память, а выделяется некоторый сегмент или область в оперативной памяти. Байты внутри сегмента пронумерованы. Если для некоторой переменной, например типа int, выделяется 4 байта, то можно к этой переменной обращаться, зная номер первого байта внутри сегмента, с которого размещается эта переменная. Этот номер байта внутри сегмента интерпретируется как адрес объекта или переменной, для хранения адресов существуют специальные переменные – указатели.

Указатель – это переменная, которая хранит адрес участка памяти, выделенного для объектов определенных типов.

Указатель не является самостоятельным типом, он всегда связан с каким-либо другим конкретным типом, на который он указывает. (Существует правда указатель на тип void, который не связан с конкретным типом).

Формат определения указателя соответствует формату определения переменных стандартных типов (указатель тоже переменная, размещенная в оперативной памяти), но перед именем переменной указателя ставится знак «*».

Примечания. Размерность переменной указателя на любой тип объекта в Win32 составляет 32 бита. Размер сегмента в оперативной памяти может достигать размера 2³² = 4294967296 Байт = 4 ГБ, но далеко не все диапазоны адресов в сегменте доступны прикладной программе. Следует также знать, что выделением конкретных адресов в сегменте для прикладной программы занимается операционная система, поэтому при запуске одной и той же программы даже на одном компьютере конкретные значения адресов могут отличаться.

Так как указатель это переменная, размещенная в оперативной памяти, то она имеет адрес и существует указатель на указатель, например, int ** pp; (По аналогии существует указатель на указатель на указатель и т.д.)

Примеры:

int x=5; // Обычная переменная типа int

int *pX=&x, // Переменная указатель с инициализацией – хранит адрес переменной x

*p1, // Указатель на тип int определенный без инициализации

*p2; // Указатель на тип int определенный без инициализации

float * pF; // Указатель на тип float определенный без инициализации

При работе с указателями используются две основные унарные операции:

«&» - операция получения адреса объекта, применяется к объекту (переменной), результат операции – значение адреса объекта;

«*» - операция обращения по адресу (разыменования указателя), применяется к указателю, результат – значение объекта (переменной), на который указывает указатель, без особых ограничений типа модификатора const результат является леводопустимым выражением, т.е. может использоваться слева от операции присваивания.

Пример:

int x=5; // Обычная переменная типа int

int *p; // Переменная указатель на тип int

p=&x; // Указатель теперь содержит адрес переменной x

printf(“x=%d”, *p); // Будет напечатано значение переменной x

*p=100; // Значение переменной x будет изменено

printf(“x=%d”, x); // Будет напечатано x=100

При объявлении указателя ему может быть присвоено начальное значение (инициализация указателя). В качестве инициализатора может быть:

– явно заданный адрес участка памяти (требуется явное преобразование к типу указателя);

– указатель, уже имеющий значение;

– выражение, позволяющее получить адрес объекта с помощью операции &;

– выражение для динамического выделения памяти с помощью специальных функций – malloc, calloc, realloc (в Си++ появился специальный оператор для выделения памяти – new).

int x=5; // Обычная переменная типа int

int *p1=&x; // Инициализация указателя с помощью операции &

int *p2=p1; // Инициализация указателя с помощью другого указателя

char * p3=(char *)0xB800; // Присвоение указателю явного значения

int *p4=NULL; // Указатель, имеющий 0 значение

int *p5=malloc(100*sizeof(int)); // Выделение памяти для массива из 100 элементов

Некоторые операции с указателями:

1. К указателям одного типа можно применять операции сравнения: == != >= <= > <

2. Типизированный указатель (указатель не на тип void) можно складывать (вычитать) с целым значением или применять операции инкремент (декремент). Результат подобных операций – значение адреса, увеличенное (уменьшенное) на заданное число байт, при этом за «условную единицу» принимается число байт, которое занимает объект, на который указывает указатель.

Пример:

#include <stdio.h>

void main()

{

int a=100;

int *p=&a;

printf("p=%p", p);

p++; // Значение адреса увеличится на 4, так как переменная int занимает 4 байта

printf("\np=%p", p);

}

На консоли будет напечатано (значения могут быть и другими):

p=0021FA3C

p=0021FA40

Ссылки

В языке Си++ дополнительно к типам, существующим в языке Си, появился еще один новый тип, так называемые, ссылки. Его иногда удобно использовать в качестве параметров функции. Формат этого типа следующий:

<type> & <имя_ссылки>=<инициализатор>;

Инициализация обязательна, в качестве инициализатора выступает объект, уже размещенный в памяти. Ссылка представляет второе имя уже существующего объекта, ссылка по своей сути является указателем, но к ней нет необходимости применять операцию * (обращение по адресу) при обращении к объекту, любое обращение к ссылке приводит к обращению к объекту, на который ссылается ссылка.

int a=5;

int & L=a; // Ссылка на a

L=10; printf(“%d”, a); // Печатается 10

Не существует указателей на ссылки, ссылок на ссылки, массивов ссылок.