Резюме Терминология Типичные ошибки программирования Хороший стиль программирования Советы по повышению эффективности Замечания по мобильности Замечания по технике программирования Упражнения для самопроверки Ответы на упражнения для самопроверки Упражнения Специальный раздел: построение вашего собственного компьютера Дополнительные упражнения на указатели Упражнения на работу со строками Специальный раздел: упражнения повышенной сложности на работу со строками Головоломный проект работы со строками

5.1. Введение

в этой главе мы обсудим одно из наиболее мощных свойств языка программирования С-Ь-Ь - указатели. Указатели - одна из наиболее трудных для освоения возможностей С-Ь-Ь. В главе 3 мы видели, что для передачи параметров по ссылке можно использовать ссылки. Указатели предоставляют программам возможность моделировать передачу по ссылке и создавать и манипулировать динамическими структурами данных, т. е. структурами данных, которые могут нарастать и сокращаться, например, такими, как связные списки, очереди, стеки и деревья. В данной главе объясняются основные концепции указателей. Эта глава также углубляет наши представления о взаимосвязи между массивами, указателями и строками и включает тщательно подобранный набор упражнений на обработку строк.

План

5.1. Введение

5.2. Объявления и инициализация переменных указателей

5.3. Операции над указателями

5.4. Вызов функций по ссылке

5.5. Использование спецификатора const с указателями

5.6. Пузырьковая сортировка, использующая вызов по ссылке

5.7. Выражения и арифметические действия с указателями

5.8. Взаимосвязи между указателями и массивами

5.9. Массивы указателей

5.10. Учебный пример: моделирование тасования и раздачи карт

5.11. Указатели на функции

5.12. Введение в обработку символов и строк 5.12.1. Основы теории символов и строк

5.12.2.Функции работы со строками из библиотеки обработки строк

5.13. Размышления об объектах: взаимодействие объектов

В главе 6 исследуется использование указателей со структурами. Глава 15 знакомит с техникой управления динамической памятью и содержит примеры создания и использования динамических структур данных.

5.2. Объявления и инициализация переменных

указателей

Указатели - это переменные, которые содержат в качестве своих значений адреса памяти. С другой стороны, указатель содержит адрес переменной, которая содержит определенное значение. В этом смысле имя переменной отсылает к значению прямо, а указатель - косвенно (рис. 5.1). Ссылка на значение посредством указателя называется косвенной адресацией.

Указатели, подобно любым другим переменным, перед своим использованием должны быть объявлены. Объявление

int *countPtr, count;

объявляет переменную countPtr типа int * (т.е. указатель на целое число) и читается как countPtr является указателем на целое число или countPtr указывает на объект типа int . Однако переменная count объявлена как целое число, но не как указатель на целое число. Символ * в объявлении относится только к countPtr. Каждая переменная, объявляемая как указатель, должна иметь перед собой знак звездочки (*). Например, объявление

float *xPtr, *yPtr;

указывает, что и xPtr и yPtr являются указателями на значения типа float. Использование * подобным образом в объявлении показывает, что переменная объявляется как указатель. Указатели можно объявлять, чтобы указывать на объекты любого типа данных.

Типичная ошибка программирования 5.1

Операция * косвенной адресации не распроараняется на все имена переменных в объявлении. Каждый указатель должен быть объявлен с помощью символа *, стоящего перед именем.

Хороший стиль программирования 5.1

Хотя это и не обязательно, включайте буквы Ptr в имена переменных указателей, чтобы было ясно, что эти переменные являются указателями и требуют соответствующей обработки.

count

countпрямо

ссылается на переменную со значением 7

count косвенно ссылается на переменную со значением 7

Рис. 5.1. Прямая и косвенная ссылки на переменную

Указатели должны инициализироваться либо при своем объявлении, либо с помощью оператора присваивания. Указатель может получить в качестве начального значения О, NULL или адрес. Указатель с начальными значениями О или NULL ни на что не указывает. NULL - это символическая константа, определенная в заголовочном файле (iostream.h и в нескольких заголовочных файлах стандартной библиотеки С). Задание NULL как начального значения эквивалентно заданию начального значения О, но в С-Ы-0 предпочтительнее. Если присваивается О, то он преобразуется в указатель соответствующего типа. Значение О - единственное целое значение, которое можно прямо присваивать как значение указателю без предварительного приведения целого числа к типу указателя. Присваивание адреса переменной указателю обсуждается в разделе 5.3.

Хороший стиль программирования 5.2

Присваивайте начальные значения указателям во избежание неожиданных результатов.

5.3. Операции над указателями

& или операция адресации, - унарная операция, которая возвращает адрес своего операнда. Например, если имеются объявления

int у = 5; int *yPtr;

ТО оператор

yPtr = &у;

присваивает адрес переменной у указателю yPtr. Говорят, что переменная yPtr указывает на у. Рисунок 5.2 показывает схематическое представление памяти после того, как выполнено указанное выше присваивание. На рисунке показана связь указателя с помощью стрелки от указателя к объекту, на который он указывает.

Рисунок 5.3 показывает представление указателя в памяти в предположении, что целая переменная у хранится в ячейке 600000, а переменная указатель yPtr хранится в ячейке 500000. Операнд операции адресации должен быть L-величиной (т.е. чем-то таким, чему можно присвоить значение так же, как переменной); операция адресации не может быть применена к константам, к выражениям, не дающим результат, на который можно сослаться, и к переменным, объявленным с классом памяти register.

Операция *, обычно называемая операцией косвенной адресации или операцией разыменования, возвращает значение объекта, на который указывает ее операнд (т.е. указатель). Например, (снова сошлемся на рис. 5.2) оператор

cout *yPtr endl;

печатает значение переменной у, а именно 5. Использование * указанным способом называется разыменованием указателя.

Типичная ошибка программирования 5.2

Разыменование указателя, который не был должным образом инициирован или которому не присвоено указание на конкретное место в памяти. Это может вызвать неисправимую ошибку выполнения или может неожиданно изменить важные данные и программа завершится неверными результатами.