Что такое операция разыменования

Указатели

Что такое указатели

Для определения указателя надо указать тип объекта, на который указывает указатель, и символ звездочки *. Например, определим указатель на объект типа int:

Пока указатель не ссылается ни на какой объект. Теперь присвоим ему адрес переменной:

Что важно, переменная x имеет тип int, и указатель, который указывает на ее адрес тоже имеет тип int. То есть должно быть соответствие по типу.

Какой именно адрес имеет переменная x? Для вывода значения указателя можно использовать специальный спецификатор %p :

И указатель p будет ссылаться на адрес, по которому располагается переменная x, то есть на адрес 0x0060FEA8.

Но так как указатель хранит адрес, то мы можем по этому адресу получить хранящееся там значение, то есть значение переменной x. Для этого применяется операция * или операция разыменования, то есть та операция, которая применяется при определении указателя. Результатом этой операции всегда является объект, на который указывает указатель. Применим данную операцию и получим значение переменной x:

Используя полученное значение в результате операции разыменования мы можем присвоить его другой переменной:

И также используя указатель, мы можем менять значение по адресу, который хранится в указателе:

Так как по адресу, на который указывает указатель, располагается переменная x, то соответственно ее значение изменится.

Создадим еще несколько указателей:

В моем случае я получу следующий консольный вывод:

По адресам можно увидеть, что переменные часто расположены в памяти рядом, но не обязательно в том порядке, в котором они определены в тексте программы:

Источник

Кратко об указателях в Си: присваивание, разыменование и перемещение по массивам

Приветствую вас, дорогие читатели. В данной статье кратко описаны основные сведения об указателях в языке Си. Кроме основных операций с указателями (объявление, взятие адреса, разыменование) рассмотрены вопросы безопасности типов при работе с ними. К сожалению, в данной статье вы не найдёте информацию по операциям сравнений указателей. Однако, статья будет полезна новичкам, а также тем, кто работает с массивами. Все примеры в данной статье компилировались компилятором gcc (восьмой версии).

Введение

Количество звёздочек лишь указывает на длину цепочек хранимых адресов. Поскольку указатель также является переменной и имеет адрес, то его адрес также можно хранить в другом указателе. В выше приведённом примере адрес переменной a сохраняется в переменной-указателе ptr. Адрес же самой переменной ptr сохраняется в другом указателе pptr. Чтобы получить адрес переменной, перед её именем надо поставить знак амперсанда (&). Наконец, чтобы выполнить обратную операцию, т.е. получить значение (содержимое) по адресу, хранимому в указателе, имя указателя предваряется звёздочкой, почти как при объявлении. Почти, потому что одной звёздочки достаточно чтобы «распаковать» указатель. Поскольку pptr указывает по адресу на значение, хранимое в ptr, то необходимо два раза применить операцию разыменования.

Указатели в предыдущем примере хранят адрес переменной определённого типа. В случае, когда применяются указатели типа void (любого типа), то прежде чем распаковать значение по адресу, необходимо выполнить приведение к типизированному указателю. Следующий пример является версией предыдущего, но с использованием указателя любого типа.

Изменения значения переменной через указатель.

Так как указатель хранит адрес переменной, мы можем через адрес не только получить значение самой переменной, но также его изменить. Например:

Как было сказано выше, указатели хранят адреса. Естественно, что адреса могут указывать не только на ячейки данных переменных в вашей программе, но и на другие вещи: адрес стека процедур, адрес начала сегмента кода, адрес какой-то процедуры ядра ОС, адрес в куче и т. д. Логично, что не все адреса можно использовать напрямую в программе, поскольку некоторые из них указывают на те участки памяти, которые нельзя изменять (доступ для чтения), или которые нельзя затирать. В случае, при обращении к участку, доступному только для чтения, при попытке изменить значение получим ошибку Segmentation Fault (SF).

Кроме того, в языке Си определён макрос с именем NULL, для обозначения указателя с нулевым адресом. Данный адрес обычно используется операционной системой для сигнала об ошибке при работе с памятью. При попытке что либо читать по этому адресу, программа может получить неопределённое поведение. Поэтому ни в коем случае не пытайтесь извлечь значение по пустому указателю.

И ещё, указатели могут указывать на один и тот же объект. Например:

Этот простой пример показывает, что через адреса можно менять содержимое простых переменных, а также остальных указателей, ссылающихся на тоже самое. Таким образом, указатель p2 как бы является псевдонимом (alias) для p1.

Передача параметров через указатели.

Параметры функций могут быть указателями. В случае вызова таких функций, они копируют значения аргументов в свои параметры как обычно. Единственное отличие здесь в том, что они копируют адреса, содержащиеся в указателях параметрах. И с помощью полученных адресов, можно изменять объекты, на которые указывают параметры. Ниже приведена стандартная процедура обмена значений между двумя целочисленными переменными.

Здесь переменные а и b меняются своими значениями друг с другом (при условии, что параметры содержат не нулевой адрес). Отметим ещё раз, что мы можем изменить содержимое, указываемое по параметру-указателю методов. И, конечно, мы можем стереть данный адрес, присвоив параметру новое значение.

Проверка типов и массивы

Постоянные (const) и указатели.

Напомним, чтобы сделать переменную с постоянным, фиксированным значением, надо добавить ключевое слово const перед её именем (до имени типа или после). Например:

Для объявления указателя на постоянное значение, ключевое слово const должно быть ПЕРЕД звёздочкой.

В примере выше была создана переменная-указатель, ссылающееся на постоянное значение. Слово const перед звёздочкой указывает, что нельзя менять содержимое напрямую (путём разыменования, обращения к ячейке). Но сама переменная указатель постоянной не является. А значит, ей можно присвоить новый адрес. Например, адрес следующей ячейки в массиве.

Источник

Указатели

Указатели

Э то, пожалуй, самая сложная и самая важная тема во всём курсе. Без понимания указателей дальнейшее изучении си будет бессмысленным. Указатели – очень простая концепция, очень логичная, но требующая внимания к деталям.

Определение

У казатель – это переменная, которая хранит адрес области памяти. Указатель, как и переменная, имеет тип. Синтаксис объявления указателей

Например
float *a;
long long *b;
Два основных оператора для работы с указателями – это оператор & взятия адреса, и оператор * разыменования. Рассмотрим простой пример.

Рассмотрим код внимательно, ещё раз

Была объявлена переменная с именем A. Она располагается по какому-то адресу в памяти. По этому адресу хранится значение 100.

Создали указатель типа int.

Теперь переменная p хранит адрес переменной A. Используя оператор * мы получаем доступ до содержимого переменной A.
Чтобы изменить содержимое, пишем

После этого значение A также изменено, так как она указывает на ту же область памяти. Ничего сложного.
Теперь другой важный пример

Будет выведено
4
4
8
4
Несмотря на то, что переменные имеют разный тип и размер, указатели на них имеют один размер. Действительно, если указатели хранят адреса, то они должны быть целочисленного типа. Так и есть, указатель сам по себе хранится в переменной типа size_t (а также ptrdiff_t), это тип, который ведёт себя как целочисленный, однако его размер зависит от разрядности системы. В большинстве случаев разницы между ними нет. Зачем тогда указателю нужен тип?

Арифметика указателей

В о-первых, указателю нужен тип для того, чтобы корректно работала операция разыменования (получения содержимого по адресу). Если указатель хранит адрес переменной, необходимо знать, сколько байт нужно взять, начиная от этого адреса, чтобы получить всю переменную.
Во-вторых, указатели поддерживают арифметические операции. Для их выполнения необходимо знать размер.
операция + N сдвигает указатель вперёд на N*sizeof(тип) байт.
Например, если указатель int *p; хранит адрес CC02, то после p += 10; он будет хранить адрес СС02 + sizeof(int)*10 = CC02 + 28 = CC2A (Все операции выполняются в шестнадцатиричном формате). Пусть мы создали указатель на начало массива. После этого мы можем «двигаться» по этому массиву, получая доступ до отдельных элементов.

Заметьте, каким образом мы получили адрес первого элемента массива

Массив, по сути, сам является указателем, поэтому не нужно использовать оператор &. Мы можем переписать пример по-другому

Если же указатели равны, то они указывают на одну и ту же область памяти.

Указатель на указатель

У казатель хранит адрес области памяти. Можно создать указатель на указатель, тогда он будет хранить адрес указателя и сможет обращаться к его содержимому. Указатель на указатель определяется как

Очевидно, ничто не мешает создать и указатель на указатель на указатель, и указатель на указатель на указатель на указатель и так далее. Это нам понадобится при работе с двумерными и многомерными массивами. А вот простой пример, как можно работать с указателем на указатель.

Указатели и приведение типов

Т ак как указатель хранит адрес, можно кастовать его до другого типа. Это может понадобиться, например, если мы хотим взять часть переменной, или если мы знаем, что переменная хранит нужный нам тип.

В этом примере мы пользуемся тем, что размер типа int равен 4 байта, а char 1 байт. За счёт этого, получив адрес первого байта, можно пройти по остальным байтам числа и вывести их содержимое.

У казатель до инициализации хранит мусор, как и любая другая переменная. Но в то же время, этот «мусор» вполне может оказаться валидным адресом. Пусть, к примеру, у нас есть указатель. Каким образом узнать, инициализирован он или нет? В общем случае никак. Для решения этой проблемы был введён макрос NULL библиотеки stdlib.
Принято при определении указателя, если он не инициализируется конкретным значением, делать его равным NULL.

По стандарту гарантировано, что в этом случае указатель равен NULL, и равен нулю, и может быть использован как булево значение false. Хотя в зависимости от реализации NULL может и не быть равным 0 (в смысле, не равен нулю в побитовом представлении, как например, int или float).
Это значит, что в данном случае

вполне корректная операция, а в случае

поведение не определено. То есть указатель можно сравнивать с нулём, или с NULL, но нельзя NULL сравнивать с переменной целого типа или типа с плавающей точкой.

Примеры

Теперь несколько примеров работы с указателями
1. Пройдём по массиву и найдём все чётные элементы.

2. Когда мы сортируем элементы часто приходится их перемещать. Если объект занимает много места, то операция обмена местами двух элементов будет дорогостоящей. Вместо этого можно создать массив указателей на исходные элементы и отсортировать его. Так как размер указателей меньше, чем размер элементов целевого массива, то и сортировка будет происходить быстрее. Кроме того, массив не будет изменён, часто это важно.

3. Более интересный пример. Так как размер типа char всегда равен 1 байт, то с его помощью можно реализовать операцию swap – обмена местами содержимого двух переменных.

В этом примере можно поменять тип переменных a и b на double или любой другой (с соответствующим изменением вывода и вызова sizeof), всё равно мы будет обменивать местами байты двух переменных.

4. Найдём длину строки, введённой пользователем, используя указатель

Источник

Урок №80. Указатели

На уроке №10 мы узнали, что переменная — это название кусочка памяти, который содержит значение.

Оператор адреса &

При выполнении инициализации переменной, ей автоматически присваивается свободный адрес памяти, и, любое значение, которое мы присваиваем переменной, сохраняется по этому адресу в памяти. Например:

При выполнении этого стейтмента процессором, выделяется часть оперативной памяти. В качестве примера предположим, что переменной b присваивается ячейка памяти под номером 150. Всякий раз, когда программа встречает переменную b в выражении или в стейтменте, она понимает, что для того, чтобы получить значение — ей нужно заглянуть в ячейку памяти под номером 150.

Хорошая новость — нам не нужно беспокоиться о том, какие конкретно адреса памяти выделены для определенных переменных. Мы просто ссылаемся на переменную через присвоенный ей идентификатор, а компилятор конвертирует это имя в соответствующий адрес памяти. Однако этот подход имеет некоторые ограничения, которые мы обсудим на этом и следующих уроках.

Оператор адреса & позволяет узнать, какой адрес памяти присвоен определенной переменной. Всё довольно просто:

Результат на моем компьютере:

Примечание: Хотя оператор адреса выглядит так же, как оператор побитового И, отличить их можно по тому, что оператор адреса является унарным оператором, а оператор побитового И — бинарным оператором.

Оператор разыменования *

Оператор разыменования * позволяет получить значение по указанному адресу:

Результат на моем компьютере:

Примечание: Хотя оператор разыменования выглядит так же, как и оператор умножения, отличить их можно по тому, что оператор разыменования — унарный, а оператор умножения — бинарный.

Указатели

Теперь, когда мы уже знаем об операторах адреса и разыменования, мы можем поговорить об указателях.

Указатель — это переменная, значением которой является адрес ячейки памяти. Указатели объявляются точно так же, как и обычные переменные, только со звёздочкой между типом данных и идентификатором:

Синтаксически язык C++ принимает объявление указателя, когда звёздочка находится рядом с типом данных, с идентификатором или даже посередине. Обратите внимание, эта звёздочка не является оператором разыменования. Это всего лишь часть синтаксиса объявления указателя.

Однако, при объявлении нескольких указателей, звёздочка должна находиться возле каждого идентификатора. Это легко забыть, если вы привыкли указывать звёздочку возле типа данных, а не возле имени переменной. Например:

По этой причине, при объявлении указателя, рекомендуется указывать звёздочку возле имени переменной. Как и обычные переменные, указатели не инициализируются при объявлении. Содержимым неинициализированного указателя является обычный мусор.

Присваивание значений указателю

Поскольку указатели содержат только адреса, то при присваивании указателю значения — это значение должно быть адресом. Для получения адреса переменной используется оператор адреса:

Приведенное выше можно проиллюстрировать следующим образом:

Еще очень часто можно увидеть следующее:

Результат на моем компьютере:

Тип указателя должен соответствовать типу переменной, на которую он указывает:

Следующее не является допустимым:

Это связано с тем, что указатели могут содержать только адреса, а целочисленный литерал 7 не имеет адреса памяти. Если вы все же сделаете это, то компилятор сообщит вам, что он не может преобразовать целочисленное значение в целочисленный указатель.

Язык C++ также не позволит вам напрямую присваивать адреса памяти указателю:

Оператор адреса возвращает указатель

Стоит отметить, что оператор адреса & не возвращает адрес своего операнда в качестве литерала. Вместо этого он возвращает указатель, содержащий адрес операнда, тип которого получен из аргумента (например, адрес переменной типа int передается как адрес указателя на значение типа int):

Результат выполнения программы:

Разыменование указателей

Как только у нас есть указатель, указывающий на что-либо, мы можем его разыменовать, чтобы получить значение, на которое он указывает. Разыменованный указатель — это содержимое ячейки памяти, на которую он указывает:

0034FD90
5
0034FD90
5

Вот почему указатели должны иметь тип данных. Без типа указатель не знал бы, как интерпретировать содержимое, на которое он указывает (при разыменовании). Также, поэтому и должны совпадать тип указателя с типом переменной. Если они не совпадают, то указатель при разыменовании может неправильно интерпретировать биты (например, вместо типа double использовать тип int).

Одному указателю можно присваивать разные значения:

Когда адрес значения переменной присвоен указателю, то выполняется следующее:

ptr — это то же самое, что и &value ;

Разыменование некорректных указателей

Указатели в языке C++ по своей природе являются небезопасными, а их неправильное использование — один из лучших способов получить сбой программы.

При разыменовании указателя, программа пытается перейти в ячейку памяти, которая хранится в указателе и извлечь содержимое этой ячейки. По соображениям безопасности современные операционные системы (ОС) запускают программы в песочнице для предотвращения их неправильного взаимодействия с другими программами и для защиты стабильности самой операционной системы. Если программа попытается получить доступ к ячейке памяти, не выделенной для нее операционной системой, то ОС сразу завершит выполнение этой программы.

Следующая программа хорошо иллюстрирует вышесказанное. При запуске вы получите сбой (попробуйте, ничего страшного с вашим компьютером не произойдет):

Размер указателей

Размер указателя зависит от архитектуры, на которой скомпилирован исполняемый файл: 32-битный исполняемый файл использует 32-битные адреса памяти. Следовательно, указатель на 32-битном устройстве занимает 32 бита (4 байта). С 64-битным исполняемым файлом указатель будет занимать 64 бита (8 байт). И это вне зависимости от того, на что указывает указатель:

Как вы можете видеть, размер указателя всегда один и тот же. Это связано с тем, что указатель — это всего лишь адрес памяти, а количество бит, необходимое для доступа к адресу памяти на определенном устройстве, — всегда постоянное.

В чём польза указателей?

Сейчас вы можете подумать, что указатели являются непрактичными и вообще ненужными. Зачем использовать указатель, если мы можем использовать исходную переменную?

Однако, оказывается, указатели полезны в следующих случаях:

Случай №1: Массивы реализованы с помощью указателей. Указатели могут использоваться для итерации по массиву.

Случай №2: Они являются единственным способом динамического выделения памяти в C++. Это, безусловно, самый распространенный вариант использования указателей.

Случай №3: Они могут использоваться для передачи большого количества данных в функцию без копирования этих данных.

Случай №4: Они могут использоваться для передачи одной функции в качестве параметра другой функции.

Случай №5: Они используются для достижения полиморфизма при работе с наследованием.

Случай №6: Они могут использоваться для представления одной структуры/класса в другой структуре/классе, формируя, таким образом, целые цепочки.

Указатели применяются во многих случаях. Не волнуйтесь, если вы многого не понимаете из вышесказанного. Теперь, когда мы разобрались с указателями на базовом уровне, мы можем начать углубляться в отдельные случаи, в которых они полезны, что мы и сделаем на последующих уроках.

Заключение

Указатели — это переменные, которые содержат адреса памяти. Их можно разыменовать с помощью оператора разыменования * для извлечения значений, хранимых по адресу памяти. Разыменование указателя, значением которого является мусор, приведет к сбою в вашей программе.

Совет: При объявлении указателя указывайте звёздочку возле имени переменной.

Задание №1

Какие значения мы получим в результате выполнения следующей программы (предположим, что это 32-битное устройство, и тип short занимает 2 байта):

Источник

Указатели C++, на массив и структуру, ссылки, разыменование, примеры

Итак, небольшая статья на эту страшную и малопонятную новичкам С++ тему.

Допустим, что вы уже знаете, что такое переменная в языке Си/Си++.

Так уж сложилось, что такие громадные величины лучше удобнее кодировать в 16ричной системе исчисления. 0х1 до 0х200000000(в моем случае, 8ГБ памяти же)

Вот с номерами ячеек программисту ниразу не удобнее работать, поэтому придумали символьные имена для этих ячеек

Давайте для удобства превратим ряд в таблицу, стеллаж.

char a; // переменная находится по адресу 0х0004, не проинициализирована
char b; // переменная находится по адресу 0х0018, не проинициализирована
int c=344; // переменная находится по адресу 0х0030, проинициализирована значением 344

Объявляя переменную, мы по сути выделяем ей память определенного размера(1,4,8 байт). Размер зависит от типа данных.

После объявления переменной, в этой занятой ячейке памяти ничего не находится, точнее, там мусор от прошлых использований.

При инициализации переменной, в эту занятую ячейку памяти заносится заданное программой значение.

Процессору без разницы как вы назовете переменную. Он все равно оперирует адресами.

Объявляя переменную-указатель, мы по сути выделяем ей память всегда одинакового размера, необходимого для адресации любой ячейки памяти (4 байта для 32битных систем, 8 байт для 64 битных). Размер зависит от разрядности системы и задается при компиляции программы.

Чтобы узнать адрес любой переменной, используется символ & перед именем.

Чтобы узнать что лежит по адресу в указателе, нужно «разыменовать» его, используя символ * (звездочка).

Если еще непонятно, предлагаю перейти к примерам.

Вот небольшой пример указателей на языке Си++. Желательно самому все проверить(DevCpp)

Кое-что интересно есть в примере.

*(e+1) и e[1] дают идентичный результат.

Есть еще кое-что интересно в примере на C/C++.

a2->a при работе напрямую с указателем на структуру используется стрелка «->»

Указатели на массив.
И на структуру.
Особенности использования в C++.

В массиве можно обратиться к элементам через указатель 2 способами:

В структуре можно обратиться к членам через указатель 2 способами:

Все это справедливо для языка программирования Си++

Источник