Лекція 28-29. Програмування на мові С++. Вказівники
Вказівники є надзвичайно істотною і характерною особливістю С++. От найчастіші приклади їх використання:
доступ до елементів масиву
передача аргументів в функцію, від якої вимагається змінити ці аргументи
передача в функцію масивів та рядкових змінних
виділення пам’яті
створення складних структур таких як зв’язний список.
Адреси і вказівники
Ідея вказівників нескладна. Почнемо з того, що кожен байт пам’яті компютера має адресу. Заванатжуючись в пам’ять, наша програма займає якусь кількість цих адрес. Це означає, що кожна змінна і кожна функція нашої програми починається з конкретної адреси.
Операція одержання адреси &
Ми можемо одержати адресу змінної, використовуючи операцію одержання адреси &. Розглянемо невеличку програму, що показує, як це робити:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{int var=11;
int var2=22;
int var3=33;
cout<<&var1<<endl
<<&var2<<endl
<<&var3<<endl;
return 0;
}
В цій програмі визначено 3 цілочисельні змінні, які ініціалізовані значеннями 11, 22 і 33. Ми виводимо на екран адреси цих змінних.
Реальні адреси, зайняті змінними в програмі, залежать від багатьох факторів таких як компютер, на якому запущена програма, розмір оперативної пам’яті, наявність іншої програми в пам’яті. Тому при різних запусках цієї програми ми, найшвидше, одержимо різні результати.
Використання операції << дозволяє показати адреси в 16-ій системі. Адреси розміщені в спадаючому порядку, оскільки локальні змінні зберігаються в стеку, де їх адреси розміщені за спаданням. Якщо ж використовуються глобальні змінні, то їх адреси розміщуються в порядку зростання, оскільки глобальні змінні зберігаються в купі.
Змінні вказівники
Адресний простір обмежений. Можливість довідатися, де розміщена певна змінна, корисна, але бачити саме значення адреси потрібно рідко. Потенційне збільшення наших можливостей в програмуванні вимагає реалізації такої ідеї: нам необхідні змінні, що зберігають значення адреси. Нам знайомі змінні, що зберігають знаки, числа з плаваючою крапкою, цілі та інші. Адреси зберігаються так само. Змінна, що містить значення адреси, називається змінною-вказівником або просто вказівником.
Змінна-вказівник не належить до того ж типу, що й змінна, адресу якої вона зберігає: вказівник на int не має типу int. Так само, в С++ не існує типу pointer. Все виглядає дещо складніше, як показано в наступній програмі:
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{ int var1=11;
int var2=22;
cout<<&var1<<endl
<<&var2<<endl;
int* ptr; //вказівник на ціле число
ptr=&var1;
cout<<ptr<<endl;
ptr=&var2;
cout<<ptr<<endl;
return 0;
}
В рядку
int* ptr; //вказівник на ціле число
визначена змінна-вказівник. Зірочка означає вказівник на. Тобто, змінна визначена як вказівник на int, тобто ця змінна може містити в собі адресу змінної цілого типу.
Синтаксис С++ дає змогу визначати вказівники наступним чином:
char* cptr; //вказівник на символьну змінну
int* iptr; //вказівник на ціле
float* fptr; //вказівник на дійсний тип
Недоліки синтаксису
Треба зауважити, що загальноприйняте визначення вказівника за допомогою змінної, що пишеться перед іменем змінної, а не після назви типу
char *charptr;
Це не принципово для компілятора, але зірочка, розміщена відразу після назви типу змінної, сигналізує про те, що це не просто тип, а вказівник на нього.
Якщо ми визначаємо в одному рядку більше, ніж один вказівник того самого типу, то зірочку необхідно ставити перед іменем кожної змінної.
char* ptr1, * ptr2, * ptr3;
І в цьому випадку можна використати стиль написання, при якому зірочка ставиться поруч з іменем.
char *ptr1, *ptr2, *ptr3;
Вказівнику обов’язково повинне бути присвоєне якесь значення, інакше випадкова адреса, на яку він вказує, може виявитися чим завгодно: від коду програми до коду операційної системи. Неініціалізований вказівник може привести до краху системи, його тяжко виявити в процесі відлагодження, оскільки компілятор не сигналізує про помилку. Тому дуже важливо переконатися, що кожному вказівнику перед його використанням повинне бути присвоєне значення.