14) Указатели на С

Как и переменные, указатели должны быть объявлены до того, как они могут быть использованы в вашей программе. Указатели могут быть названы как угодно, если они подчиняются правилам именования Си. Объявление указателя имеет следующую форму.

data_type * pointer_variable_name;

Вот,

• data_type является базовым типом указателя типов переменных C и указывает тип переменной, на которую указывает указатель.
• Звездочка (*: та же, что и для умножения звездочка), являющаяся оператором косвенности, объявляет указатель.

Давайте посмотрим некоторые правильные объявления указателя

int    *ptr_thing;            /* pointer to an integer */ 
int *ptr1,thing;/* ptr1 is a pointer to type integer and thing is an integer variable */
double    *ptr2;    /* pointer to a double */
float    *ptr3;      /* pointer to a float */
char    *ch1 ;       /* pointer to a character */
float  *ptr, variable;/*ptr is a pointer to type float and variable is an ordinary float variable */

После объявления указателя мы инициализируем его как стандартные переменные с адресом переменной. Если указатели не инициализированы и не используются в программе, результаты непредсказуемы и могут привести к катастрофическим последствиям.

Чтобы получить адрес переменной, мы используем оператор амперсанда (&), помещенный перед именем переменной, адрес которой нам нужен. Инициализация указателя выполняется с использованием следующего синтаксиса.

 pointer = &variable; 

Простая программа для иллюстрации указателя приведена ниже:

#include <stdio.h>
int main()
{
   int a=10;    //variable declaration
   int *p;      //pointer variable declaration
   p=&a;        //store address of variable a in pointer p
   printf("Address stored in a variable p is:%x\n",p);  //accessing the address
   printf("Value stored in a variable p is:%d\n",*p);   //accessing the value
   return 0;
}

Вывод:

Address stored in a variable p is:60ff08
Value stored in a variable p is:10

Типы указателя

Мы можем создать нулевой указатель, назначив нулевое значение во время объявления указателя. Этот метод полезен, когда у вас нет адреса, назначенного указателю. Пустой указатель всегда содержит значение 0.

Следующая программа иллюстрирует использование нулевого указателя:

#include <stdio.h>
int main()
{
	int *p = NULL; 	//null pointer
	printf(“The value inside variable p is:\n%x”,p);
	return 0;
}

Вывод:

The value inside variable p is:
0

В C-программировании указатель void также называется универсальным указателем. У него нет стандартного типа данных. Указатель void создается с использованием ключевого слова void. Может использоваться для хранения адреса любой переменной.

Следующая программа иллюстрирует использование пустого указателя:

#include <stdio.h>
int main()
{
void *p = NULL; 	//void pointer
printf("The size of pointer is:%d\n",sizeof(p));
return 0;
}

Вывод:

The size of pointer is:4

Указатель называется диким указателем, если он ни к чему не инициализируется. Эти типы указателей неэффективны, потому что они могут указывать на какое-то неизвестное место в памяти, которое может вызвать проблемы в нашей программе и может привести к сбою программы. Нужно всегда быть осторожным при работе с дикими указателями.

Следующая программа иллюстрирует использование дикого указателя:

#include <stdio.h>
int main()
{
int *p; 	//wild pointer
printf("\n%d",*p);
return 0;
}

Вывод

timeout: the monitored command dumped core
sh: line 1: 95298 Segmentation fault      timeout 10s main

Другие типы указателей в ‘c’ следующие:

• Свисающий указатель
• Сложный указатель
• Ближний указатель
• Дальний указатель
• Огромный указатель

В C есть два эквивалентных способа доступа и управления переменным содержимым

• Прямой доступ: мы используем непосредственно имя переменной
• Косвенный доступ: мы используем указатель на переменную

Давайте разберемся с помощью программы ниже

#include <stdio.h>
/* Declare and initialize an int variable */
int var = 1;
/* Declare a pointer to int */
int *ptr;
int main( void )
{
/* Initialize ptr to point to var */
ptr = &var;
/* Access var directly and indirectly */
printf("\nDirect access, var = %d", var);
printf("\nIndirect access, var = %d", *ptr);
/* Display the address of var two ways */
printf("\n\nThe address of var = %d", &var);
printf("\nThe address of var = %d\n", ptr);
/*change the content of var through the pointer*/
*ptr=48;
printf("\nIndirect access, var = %d", *ptr);
return 0;}

После компиляции программы без каких-либо ошибок, результат:

Direct access, var = 1
Indirect access, var = 1

The address of var = 4202496
The address of var = 4202496

Indirect access, var = 48

Операции с указателями сведены на следующем рисунке

При работе с указателями мы должны соблюдать следующие правила приоритета:

• Операторы * и & имеют тот же приоритет, что и унарные операторы (отрицание !, увеличение ++, уменьшение—).
• В том же выражении унарные операторы *, &,!, ++, — оцениваются справа налево.

Если указатель P указывает на переменную X, тогда * P можно использовать везде, где можно записать X.

Следующие выражения эквивалентны:

В последнем случае необходимы скобки: поскольку унарные операторы * и ++ вычисляются справа налево, без скобок будет увеличиваться указатель P, а не объект, на который указывает P.

В таблице ниже приведены основные арифметические операции, которые можно использовать при работе с указателями.

Традиционно мы обращаемся к элементам массива, используя его индекс, но этот метод можно устранить с помощью указателей. Указатели облегчают доступ к каждому элементу массива.

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[5]={1,2,3,4,5};   //array initialization
    int *p;     //pointer declaration
               /*the ptr points to the first element of the array*/

    p=a; /*We can also type simply ptr==&a[0] */
    
    printf("Printing the array elements using pointer\n");
    for(int i=0;i<5;i++)    //loop for traversing array elements
    {
        	printf("\n%x",*p);  //printing array elements
        	p++;    //incrementing to the next element, you can also write p=p+1
    }
    return 0;
}

Вывод

1
2
3
4
5

Добавление определенного числа к указателю переместит местоположение указателя на значение, полученное с помощью операции сложения. Предположим, что p является указателем, который в данный момент указывает на ячейку памяти 0, если мы выполним следующую операцию сложения, p + 1, то она будет выполняться следующим образом: