Выражения с указателями

В целом выражения, использующие указатели, подчиняются тем же правилам, что и обычные выражения С. Данный раздел рассматривает некоторые особенности выражений с указателями.

Присваивание указателей

Как и обычные переменные, указатели могут использоваться с правой стороны оператора присваивания для присвоения значения другому указателю. Например: #include <stdio.h> int main (void) { int x; int *p1, *p2; p1 = &x; p2 = p1; /* выводит адреса, хранящиеся в p1 и р2. Они будут одинаковы */ printf ("%р %р", p1, р2); return 0; } Здесь p1 и p2 содержат адрес х.

Арифметические действия с указателями

К указателям могут применяться только две арифметические операции: сложение и вычитание. Для понимания арифметических действий с указателями предположим, что p1 - это указатель на целое, содержащий значение 2000, и будем считать, что целые имеют длину 2 байта. После выражения p1 ++; содержимое p1 станет 2002, а не 2001! Каждый раз при увеличении p1 указатель будет указывать на следующее целое. Это справедливо и для уменьшения. Например: р1 --; приведет к тому, что p1 получит значение 1998, если считать, что раньше было 2000.

Каждый раз, когда указатель увеличивается, он указывает на следующий элемент базового типа. Каждый раз, когда уменьшается - на предыдущий элемент. В случае указателей на символы это приводит к «обычной» арифметике. Все остальные указатели увеличиваются или уменьшаются на длину базового типа. Рис. демонстрирует данную концепцию.

Рисунок: Арифметическое действия с указателями учитывают тип переменной, на которую они указывают (например, 16-битные целые числа)

Естественно, все не ограничивается только уменьшением или увеличением. Можно добавлять или вычитать из указателей целые числа. Выражение p1 = p1 + 9; приводит к тому, что указатель p1 указывает на девятый элемент по сравнению с элементом, на который он указывал до присваивания.

Помимо добавления или вычитания указателей и целых чисел, единственную операцию, которую можно выполнять с указателями, - это вычитание одного указателя из другого.

В большинстве случаев вычитание одного указателя из другого имеет смысл только тогда, когда оба указателя указывают на один объект, - как правило, массив. В результате вычитания получается число элементов базового типа, находящихся между указателями. Помимо этих операций не существует других арифметических операций, применимых к указателям. Нельзя умножать или делить указатели, нельзя складывать указатели, нельзя применять битовый сдвиг или маски к указателям, нельзя добавлять или вычитать типы float или double.

Сравнение указателей

Возможно сравнивать два указателя. Например, имеются указатели р и q. Тогда справедлив следующий оператор: if(p<q) printf("р points to lower memory than q\n");

Обычно сравнение указателей используется, когда два или более указателя указывают на один объект. В качестве примера представим, что вы создается процедура, обслуживающая стек для хранения целочисленных значений. Стек - это список, построенный по принципу «первый вошел - последний вышел». Стек часто сравнивают со стопкой тарелок на столе - самая первая тарелка на столе забирается самой последней. Стек часто используется в компиляторах, интерпретаторах, электронных таблицах и другом системном программном обеспечении. Для создания стека необходимы две подпрограммы: push() и рор(). Функция push() помещает значение в стек, а роp() извлекает его. Стек содержится в массиве stack, в котором хранится STCKSIZE элементов. Переменная tos содержит адрес памяти вершины стека и используется для предотвращения переполнения или исчерпания стека. После инициализации стека данные функции могут использоваться для работы с целыми числами. Ниже показаны данные функции вместе с простой функцией main(), демонстрирующей их использование: #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define STCKSIZE 50 void push (int i); int pop(void); int *p1, *tos, stack[STCKSIZE]; int main(void) { int value; p1 = stack; /* присваивает p1 начало стека */ tos = p1; /* tos содержит вершину стека */ do { printf ("Enter a number (-1 to quit, 0 to pop): "); scanf("%d", &value); if(value!=0) push(value); else printf ("this is it %d\n", pop()); } while(value!=-1); return 0; } void push (int i) { p1++; if (p1==(tos + STCKSIZE)) { printf("stack overflow"); exit (1); } *p1 = i; } int pop (void) { if(p1==tos) { printf("stack underflow"); exit(1); } p1--; return * (p1+1); }

Как push(), так и рор() проверяют указатель p1 для обнаружения ошибок переполнения или исчерпания. В push() p1 сравнивается с концом стека, получаемого путем сложения STCKSIZE и tos. В рор() p1 сравнивается с tos, чтобы убедиться, что стек не пуст.

В рор() в операторе return необходимы круглые скобки. Если их убрать, то оператор будет выглядеть return *p1 + 1; и он будет выдавать значение, хранящееся по адресу p1, увеличенное на 1, а не значение, хранящееся по адресу p1 + 1. Следует быть очень осторожным при использовании круглых скобок для достижения правильного порядка вычисления выражений с указателями.