3.3 Ссылки.

Ссылка представляет собой синоним имени, указанного при инициализации ссылки. Ссылку можно рассматривать как указатель, который всегда разыменовывается. Формат объявления ссылки:

тип & имя;

где тип - это тип величины, на которую указывает ссылка, & - оператор ссылки, означающий, что следующее за ним имя является именем переменной ссылочного типа, например:

int kol:

int& pal = kol; // ссылка pal - альтернативное имя для kol

const char& CR = '\n'; // ссылка на константу

Запомните следующие правила.

• Переменная-ссылка должна явно инициализироваться при ее описании, кроме случаев, когда она является параметром функции, описана как extern или ссылается на поле данных класса.

• После инициализации ссылке не может быть присвоена другая переменная.

• Тип ссылки должен совпадать с типом величины, на которую она ссылается.

• Не разрешается определять указатели на ссылки, создавать массивы ссылок и ссылки на ссылки.

Ссылки применяются чаще всего в качестве параметров функций и типов воз­вращаемых функциями значений. Ссылки позволяют использовать в функциях переменные, передаваемые по адресу, без операции разадресации, что улучшает читаемость программы.

Ссылка, в отличие от указателя, не занимает дополнительного пространства в памяти и является просто другим именем величины. Операция над ссылкой приводит к изменению величины, на которую она ссылается.

3.4 Указатели.

Указатель – это переменная, значением которой является адрес некоторого объекта (обычно другой переменной) в памяти компьютера. Подобно тому, как переменная типа char имеет в качестве значения символ, а переменная типа int – целочисленное значение, переменная типа указателя имеет в качестве значения адрес ячейки оперативной памяти. Допустимые значения для переменной-указателя – множество адресов оперативной памяти компьютера. Указатель является одной из наиболее важных концепций языка C.

Правильное понимание и использование указателей особенно необходимо для составления хороших программ по следующим причинам:

• указатели являются средством, при помощи которого функции могут изменять значения передаваемых в нее аргументов;

• при помощи указателей выполняется динамическое распределение памяти;

• указатели позволяют повысить эффективность программирования;

• указатели обеспечивают поддержку динамических структур данных (двоичные деревья,

связные списки).

Итак, указатель – это новый тип данных. Для него определены понятия константы, переменной, массива. Как и любую переменную, указатель необходимо объявить. Объявление указателя состоит из имени базового типа, символа * (звездочка) и имени переменной.

Общая форма объявления указателя:

тип *имя;

Тип указателя определяет тип объекта, на который указатель будет ссылаться, например,

int *p1;

Фактически указатель любого типа может ссылаться на любое место в памяти, но выполняемые над указателем операции существенно зависят от его типа. Так, если объявлен указатель типа int *, компилятор предполагает, что любой адрес, на который он ссылается, содержит переменную типа int, хотя это может быть и не так. Следовательно, объявляя указатель, необходимо убедиться в том, что его тип совместим с типом объекта, на который он будет ссылаться.

Операция получения адреса.

Понятие указателя тесно связано с понятием адреса объекта. В C есть специальная операция, позволяющая получить адрес любой переменной:

&p – получение адреса, где p – идентификатор переменной. Результатом операции является адрес переменной p.

Пример программы:

# include <stdio.h>

int main()

{

int x=2,*p;

p=&x;

printf(“\n x=%d address of x=%u”,x,p);

return 0;

}

Операция разыменования.

Понятие переменной типа указатель также связано с операцией косвенной адресации *, называемой еще операцией разыменования, которая имеет структуру: *р – разыменование, где р – идентификатор переменной-указателя. Эта запись означает, что в ячейку с адресом, записанным в переменную р, помещено значение некоторой величины.

Например,

int *p=new int; /* p–адрес ячейки, созданной в динамической памяти */

*p=25;  /*  в  ячейку, адрес которой хранится в p, занесли число 25 */

Операции над указателями.

Над указателями определено 5 основных операций.

Определение адреса указателя: &p, где p – указатель (&p – адрес ячейки, в которой находится указатель).

Присваивание. Указателю можно присвоить адрес переменной p=&q, где p – указатель, q – идентификатор переменной.

Определение значения, на которое ссылается указатель: *p (операция косвенной адресации).

Увеличение (уменьшение) указателя. Увеличение выполняется как с помощью операции сложения (+), так и с помощью операции инкремента (++). Уменьшение – с помощью операции вычитания (–) либо декремента (––).

Например, пусть p1 – указатель, тогда р1++ перемещает указатель на:

• 1 байт, если *p1 имеет тип char;

• 4 байта, если *p1 имеет тип int (в 32 разрядной операционной системе) или 2 байта (в 16 разрядной операционной системе);

• 4 байта, если *p1 имеет тип float.

Разность двух указателей. Пусть р1 и р2 – указатели одного и того же типа. Можно определить разность р1 и р2, чтобы найти, на каком расстоянии друг от друга находятся элементы массива.

Пример программы.

Даны адреса переменных &a=63384,&b=64390,&c=64404. Что напечатает ЭВМ?

# include <stdio.h>

int main()

{

float a,*p1;

int b,*p2;

char c,*p3;

a=2.5; b=3; c=’A’;

p1=&a; p2=&b; p3=&c;

p1++; p2++; p3++;

printf(“\n p1=%u, p2=%u, p3=%u”,p1,p2,p3);

return 0;

}

Ответ: р1=63388, р2=64392, р3=64405.

Операции адресной арифметики подчиняются следующим правилам. После увеличения значения переменной-указателя на 1 данный указатель будет ссылаться на следующий объект своего базового типа. После уменьшения – на предыдущий объект. Для всех указателей адрес увеличивается или уменьшается на величину, равную размеру объекта того типа, на который они указывают. Поэтому указатель всегда ссылается на объект с типом, тождественным базовому типу указателя.

Применительно к указателям на объект типа char операции адресной арифметики выполняются как обычные арифметические операции, потому что длина объекта char всегда равна 1.

Операции адресной арифметики не ограничены увеличением (инкрементом) и уменьшением (декрементом). К указателям, например, можно добавлять или вычитать из них целые числа.

При операции вычитания двух указателей можно определить количество объектов, расположенных между адресами, на которые указывают эти два указателя. При этом необходимо, чтобы указатели имели один и тот же тип. Кроме того, стандартом C допускается сравнение двух указателей. Как правило, сравнение указателей может оказаться полезным только тогда, когда два указателя ссылаются на общий объект, например, на массив.

Все остальные операции над указателями запрещены.