Покажчики в програмуванні на С: Що таке покажчик, типи та підсилювачі; Приклади

Що таке вказівник на С?

Покажчик на С, являє собою змінну , яка зберігає адресу іншої змінної. Вказівник також може використовуватися для посилання на іншу функцію вказівника. Покажчик може бути збільшений / зменшений, тобто вказувати на наступне / попереднє місце в пам'яті. Призначення вказівника - заощадити місце в пам'яті та досягти більш швидкого часу виконання.

Як користуватися вказівниками в C

Якщо ми оголосимо змінну v типу int, v насправді збереже значення.

v дорівнює нулю зараз.

Однак кожна змінна, крім значення, також має свою адресу (або, простіше кажучи, де вона знаходиться в пам'яті). Адресу можна отримати, поставивши перед ім'ям змінної амперсанд (&).

Якщо ви надрукуєте адресу змінної на екрані, вона буде виглядати абсолютно випадковим числом (крім того, вона може відрізнятися від запуску до запуску).

Спробуємо це на практиці з покажчиком на прикладі C.

Результатом роботи цієї програми є -480613588.

Що таке покажчик? Замість того, щоб зберігати значення, покажчик буде зберігати адресу змінної.

Змінна покажчика

Int * y = & v;

ЗМІННИЙ	Вказівник
Значення зберігається в імені зберігання / адреса пам'яті	Мінлива , що вказує на адресу зберігання / пам'яті інший змінної

Оголошення покажчика

Як і змінні, покажчики в програмуванні на С повинні бути оголошені перед тим, як їх можна використовувати у вашій програмі. Покажчики можуть називатися як завгодно, якщо вони підкоряються правилам іменування C. Декларація покажчика має наступну форму.

data_type * pointer_variable_name;

Ось,

• data_type - це базовий тип вказівника типів змінних C і вказує на тип змінної, на яку вказує вказівник.
• Зірочка (*: та сама зірочка, яка використовується для множення), яка є оператором опосередкування, оголошує вказівник.

Давайте подивимося деякі допустимі декларації покажчиків у цьому посібнику з вказівників C:

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 */

Ініціалізуйте вказівник

Після оголошення вказівника ми ініціалізуємо його як стандартні змінні зі змінною адресою. Якщо покажчики в програмуванні на С не ініціалізовані та не використовуються в програмі, результати непередбачувані та потенційно згубні.

Щоб отримати адресу змінної, ми використовуємо оператор амперсанд (&), розміщений перед іменем змінної, адреса якої нам потрібна. Ініціалізація покажчика виконується з наступним синтаксисом.

Синтаксис покажчика

 pointer = &variable; 

Проста програма для ілюстрації вказівника наведена нижче:

#include int main(){int a=10; //variable declarationint *p; //pointer variable declarationp=&a; //store address of variable a in pointer pprintf("Address stored in a variable p is:%x\n",p); //accessing the addressprintf("Value stored in a variable p is:%d\n",*p); //accessing the valuereturn 0;}

Вихід:

Address stored in a variable p is:60ff08Value stored in a variable p is:10

Оператор	Значення
*	Обслуговує 2 цілі Декларація вказівника Повертає значення посилальної змінної
&	Обслуговує лише одну мету Повертає адресу змінної

Типи вказівників на С

Нижче наведено різні типи покажчиків на мові C :

Нульовий покажчик

Ми можемо створити нульовий покажчик, призначивши нульове значення під час оголошення вказівника. Цей метод корисний, коли у вас не вказана адреса вказівника. Нульовий покажчик завжди містить значення 0.

Наступна програма ілюструє використання нульового вказівника:

#include int main(){int *p = NULL; //null pointerprintf(“The value inside variable p is:\n%x”,p);return 0;}

Вихід:

The value inside variable p is:0

Порожній вказівник

У програмуванні на С порожній вказівник також називається загальним вказівником. Він не має жодного стандартного типу даних. Покажчик void створюється за допомогою ключового слова void. Він може використовуватися для зберігання адреси будь-якої змінної.

Наступна програма ілюструє використання покажчика void:

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

Вихід:

The size of pointer is:4

Дикий вказівник

Вказівник називається диким покажчиком, якщо він нічим не ініціалізований. Ці типи покажчиків C не ефективні, оскільки вони можуть вказувати на якесь невідоме місце в пам'яті, що може спричинити проблеми в нашій програмі, а це може призвести до збою програми. Завжди слід бути обережним під час роботи з дикими вказівниками.

Наступна програма ілюструє використання дикого вказівника:

#include int main(){int *p; //wild pointerprintf("\n%d",*p);return 0;}

Вихідні дані

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

Інші типи покажчиків на 'c' є наступними:

• Висячий вказівник
• Складний вказівник
• Біля вказівника
• Далекий вказівник
• Величезний вказівник

Вказівники на прямий та непрямий доступ

У C є два рівнозначні способи доступу до змінного вмісту та керування ним

• Прямий доступ: ми використовуємо безпосередньо ім’я змінної
• Непрямий доступ: ми використовуємо вказівник на змінну

Давайте зрозуміємо це за допомогою програми нижче

#include /* 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;}

Після компіляції програми без помилок результат:

Direct access, var = 1Indirect access, var = 1The address of var = 4202496The address of var = 4202496Indirect access, var = 48

Арифметика покажчика в C

Операції вказівника наведені на наступному малюнку

Пріоритетна операція (пріоритет)

Працюючи з покажчиками С, ми повинні дотримуватися наступних пріоритетних правил:

• Оператори * і & мають той самий пріоритет, що і одинарні оператори (заперечення !, приріст ++, декремент--).
• У цьому ж виразі одинарні оператори *, &,!, ++, - обчислюються справа наліво.

Якщо вказівник P вказує на змінну X, тоді * P можна використовувати скрізь, де можна записати X.

Наступні вирази еквівалентні:

int X = 10 int * P = & Y; Для наведеного вище коду наведені нижче вирази відповідають дійсності
Вираз	Еквівалентний вираз
Y = * P + 1 * P = * P + 10 * P + = 2 ++ * P (* P) ​​++	Y = X + 1 X = X + 10 X + = 2 ++ X X ++

В останньому випадку потрібні дужки: оскільки одинарні оператори * та ++ обчислюються справа наліво, без дужок збільшуватиметься вказівник P, а не об’єкт, на який вказує P.

Нижче в таблиці наведено арифметичну та основну операції, які можна використовувати при роботі з покажчиками на С

Операція	Пояснення
Призначення	int * P1, * P2 P1 = P2; P1 і P2 вказують на одну і ту ж цілу змінну
Інкрементація та декрементація	Int * P1; P1 ++; P1--;
Додавання зміщення (Постійна)	Це дозволяє вказівнику переміщати N елементів у таблиці. Покажчик буде збільшено або зменшено в N разів за число байтів (типів) змінної. Р1 + 5;

C Покажчики та масиви з прикладами

Традиційно ми отримуємо доступ до елементів масиву, використовуючи його індекс, але цей метод можна усунути за допомогою покажчиків. Покажчики полегшують доступ до кожного елемента масиву.

#include int main(){int a[5]={1,2,3,4,5}; //array initializationint *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 elementsp++; //incrementing to the next element, you can also write p=p+1}return 0;}

Вихідні дані

12345

Додавання певного числа до покажчика перемістить розташування покажчика до значення, отриманого за допомогою операції додавання. Припустимо, p є покажчиком, який в даний час вказує на місце в пам'яті 0, якщо ми виконуємо наступну операцію додавання, p + 1, тоді він буде виконуватися таким чином:

Оскільки p в даний час вказує на розташування 0 після додавання 1, значення стане 1, а отже, вказівник вказуватиме на розташування в пам'яті 1.

C Покажчики та рядки з прикладами

Рядок - це масив об'єктів char, що закінчується нульовим символом '\ 0'. Ми можемо маніпулювати рядками за допомогою покажчиків. Цей покажчик у прикладі C пояснює цей розділ

#include #include int main(){char str[]="Hello Guru99!";char *p;p=str;printf("First character is:%c\n",*p);p =p+1;printf("Next character is:%c\n",*p);printf("Printing all the characters in a string\n");p=str; //reset the pointerfor(int i=0;i
Вихідні дані
First character is:HNext character is:ePrinting all the characters in a stringHelloGuru99!
Інший спосіб обробки рядків - це масив покажчиків, як у наступній програмі:
#include int main(){char *materials[ ] = { "iron", "copper", "gold"};printf("Please remember these materials :\n");int i ;for (i = 0; i < 3; i++) {printf("%s\n", materials[ i ]);}return 0;}
Вихід:
Please remember these materials:ironcoppergold
 
Переваги покажчиків в C

Покажчики корисні для доступу до місць пам'яті.
Покажчики забезпечують ефективний спосіб доступу до елементів масивної структури.
Покажчики використовуються для динамічного розподілу пам'яті, а також для звільнення.
Покажчики використовуються для формування складних структур даних, таких як пов'язаний список, графік, дерево тощо.


Недоліки покажчиків на C

Вказівники трохи складні для розуміння.
Покажчики можуть призвести до різних помилок, таких як помилки сегментації, або отримати доступ до місця пам'яті, яке взагалі не потрібно.
Якщо вказівник подає неправильне значення, це може спричинити пошкодження пам'яті.
Вказівники також відповідають за витік пам'яті.
Покажчики порівняно повільніші за показники змінних.
Програмістам дуже важко працювати з покажчиками; тому відповідальність програміста - ретельно маніпулювати покажчиком.

Резюме 

Покажчик - це не що інше, як місце в пам'яті, де зберігаються дані.
Вказівник використовується для доступу до місця пам'яті.
Існують різні типи покажчиків, такі як нульовий покажчик, дикий покажчик, порожній покажчик та інші типи покажчиків.
Покажчики можна використовувати з масивом і рядком для більш ефективного доступу до елементів.
Ми можемо створити покажчики на функції для динамічного виклику функції.
Арифметичні операції можна виконувати над покажчиком, який відомий як арифметика покажчика.
Вказівники також можуть вказувати на функції, що полегшує виклик різних функцій у випадку визначення масиву покажчиків.
Коли ви хочете мати справу з різними типами даних змінної, ви можете використовувати покажчик порожнечі typecast.