--- title: Pointers localeTitle: указатели --- # Указатели в C К настоящему моменту вы должны знать, что C - это низкоуровневый язык, и ничто не показывает, что лучше, чем указатели. Указатели - это переменные, которые дают вам значение переменной, «указывая» на ячейку памяти, а не сохраняя значение самой переменной. Это позволяет использовать некоторые полезные трюки, а также дает доступ к массивам и обработке файлов, среди прочего. # ``` type *var-name; ``` ## Создание и использование указателя ```c #include int main(void){ double my_double_variable = 10.1; double *my_pointer; my_pointer = &my_double_variable; printf("value of my_double_variable: %f\n", my_double_variable); ++my_double_variable; printf("value of my_pointer: %f\n", *my_pointer); return 0; } ``` Вывод: ``` value of my_double_variable: 10.100000 value of my_pointer: 11.100000 ``` В этом коде есть два объявления. Первая - это типичная инициализация переменных, которая создает `double` и устанавливает ее равной 10.1. Новое в наших объявлениях - использование `*` . Звездочка ( `*` ) обычно используется для умножения, но когда мы ее используем, помещая ее перед переменной, она сообщает C, что это переменная указателя. Следующая строка сообщает компилятору, где это где-то еще на самом деле. Используя `&` таким образом, он становится «оператором разыменования» и возвращает ячейку памяти переменной, на которую она смотрит. Имея это в виду, давайте еще раз взглянем на этот кусок кода: ```c double *my_pointer; // my_pointer now stored the address of my_double_variable my_pointer = &my_double_variable; ``` `my_pointer` был объявлен, и он был объявлен как указатель. Компилятор C теперь знает, что `my_pointer` будет указывать на ячейку памяти. Следующая строка присваивает `my_pointer` значение ячейки памяти, используя команду `&` . Теперь давайте посмотрим, что означает ссылка на ячейку памяти для вашего кода: ```c printf("value of my_double_variable: %f\n", my_double_variable); // Same as my_double_variable = my_double_variable + 1 // In human language, adding one to my_double_variable ++my_double_variable; printf("value of my_pointer: %f\n", *my_pointer); ``` Обратите внимание, что для получения значения данных на `*my_pointer` вам нужно сообщить C, что вы хотите получить значение, на которое указывает переменная. Попробуйте запустить этот код без этой звездочки, и вы сможете распечатать местоположение памяти, потому что это то, что на `my_variable` деле `my_variable` переменная `my_variable` . Вы можете объявить несколько указателей в одном выражении как со стандартными переменными, например: ```c int *x, *y; ``` Обратите внимание, что `*` требуется перед каждой переменной. Это связано с тем, что указатель считается частью переменной, а не частью типа данных. ## Практическое использование указателей ### Массивы Наиболее распространенное приложение указателя находится в массиве. Массивы, о которых вы прочтете позже, допускают группу переменных. Вам не нужно иметь дело с `*` и `&` чтобы использовать массивы, но это то, что они делают за кулисами. ### функции Иногда вы хотите настроить значение переменной внутри функции, но если вы просто передадите значение переменной по переменной, функция будет работать с копией вашей переменной вместо самой переменной. Если вместо этого вы передаете указатель, указывающий на ячейку памяти переменной, вы можете получить доступ и изменить ее из-за пределов ее обычной области. Это связано с тем, что вы касаетесь самого исходного места памяти, позволяя вам что-то корректировать в функции и вносить изменения в другое место. В отличие от «вызова по значению», это называется «вызов по ссылке». Следующая программа меняет значения двух переменных внутри выделенной функции `swap` . Для этого переменные передаются по ссылке. ```c /* C Program to swap two numbers using pointers and function. */ #include void swap(int *n1, int *n2); int main() { int num1 = 5, num2 = 10; // address of num1 and num2 is passed to the swap function swap( &num1, &num2); printf("Number1 = %d\n", num1); printf("Number2 = %d", num2); return 0; } void swap(int * n1, int * n2) { // pointer n1 and n2 points to the address of num1 and num2 respectively int temp; temp = *n1; *n1 = *n2; *n2 = temp; } ``` Вывод ``` Number1 = 10 Number2 = 5 ``` Адреса, или ячейки памяти, из `num1` и `num2` передаются функции `swap` и представлены указателями `*n1` и `*n2` внутри функции. Таким образом, теперь указатели `n1` и `n2` указывают на адреса `num1` и `num2` соответственно. Итак, теперь указатель n1 и n2 указывает на адрес num1 и num2 соответственно. Когда значение указателей изменяется, значение в указанной области памяти также изменяется соответственно. Следовательно, изменения, внесенные в \* n1 и \* n2, отражаются в num1 и num2 в основной функции. ### УКАЗАНИЯ КАК ПАРАМЕТРЫ К ФУНКЦИИ когда мы передаем какой-либо параметр в функцию, мы делаем копию параметра. посмотрим с примером ```C #include void func(int); int main(void) { int a = 11; func(a); printf("%d",a);// print 11 return 0; } void func(int a){ a=5 printf("%d",a);//print 5 } ``` В приведенном выше примере мы меняем значение целого числа a в функции func, но мы по-прежнему получаем 11 в основной функции. Это происходит потому, что в функции копия целого числа a передается как параметр, поэтому в этой функции у нас нет доступа к «a», который находится в основной функции. Итак, как бы вы могли изменить значение целого числа, определенного в main, используя другую функцию? Здесь POINTERS входит в роль. когда мы поставляем указатель в качестве параметра, у нас есть доступ к адресу этого параметра, и мы могли бы с любым тигом с этим параметром, и результат будет показан везде. Ниже приведен пример, который делает то же самое, что мы хотим ... При разыменовании `n1` и `n2` теперь мы можем изменить память, на которую указывают `n1` и `n2` . Это позволяет изменить значение двух переменных `num1` и `num2` объявленным в `main` функции за пределами их нормального объема. После выполнения функции две переменные теперь меняют местами свои значения, как видно на выходе. ### Трюки с местами памяти Всякий раз, когда этого можно избежать, это хорошая идея, чтобы ваш код легко читал и понимал. В лучшем случае ваш код расскажет историю - он будет легко читать имена переменных и имеет смысл, если вы прочитаете его вслух, и вы будете использовать случайный комментарий, чтобы выяснить, что делает строка кода. Из-за этого вы должны быть осторожны при использовании указателей. Легко сделать что-то запутанное для вас, чтобы отлаживать или кого-то еще читать. Тем не менее, с ними можно сделать довольно аккуратные вещи. Взгляните на этот код, который превращает что-то от верхнего к нижнему регистру: ```c #include #include char *lowerCase (char *string) { char *p = string; while (*p) { if (isupper(*p)) *p = tolower(*p); p++; } return string; } ``` Это начинается с того, что вы берете строку (что-то, о чем вы узнаете, когда попадете в массивы) и пройдите через каждое место. Обратите внимание на p ++. Это увеличивает указатель, что означает, что он смотрит на следующую ячейку памяти. Каждая буква - это ячейка памяти, поэтому указатель смотрит на каждую букву и решает, что делать для каждого. ### Const Qualifer Определитель const может быть применен к объявлению любой переменной, чтобы указать, что его значение не будет изменено (что зависит от того, где хранятся константные переменные, мы можем изменить значение константной переменной с помощью указателя). # Указатель на переменную Мы можем изменить значение ptr, и мы также можем изменить значение объекта ptr, указывающего на. Следующий фрагмент кода объясняет указатель на переменную ```c #include int main(void) { int i = 10; int j = 20; int *ptr = &i; /* pointer to integer */ printf("*ptr: %d\n", *ptr); /* pointer is pointing to another variable */ ptr = &j; printf("*ptr: %d\n", *ptr); /* we can change value stored by pointer */ *ptr = 100; printf("*ptr: %d\n", *ptr); return 0; } ``` # Указатель на константу Мы можем изменить указатель на любую другую целочисленную переменную, но не можем изменить значение объекта (объекта), указанное с помощью указателя ptr. ```c #include int main(void) { int i = 10; int j = 20; const int *ptr = &i; /* ptr is pointer to constant */ printf("ptr: %d\n", *ptr); *ptr = 100; /* error: object pointed cannot be modified using the pointer ptr */ ptr = &j; /* valid */ printf("ptr: %d\n", *ptr); return 0; } ``` # Постоянный указатель на переменную В этом случае мы можем изменить значение переменной, на которую указывает указатель. Но мы не можем изменить указатель, чтобы указать на другая переменная. ```c #include int main(void) { int i = 10; int j = 20; int *const ptr = &i; /* constant pointer to integer */ printf("ptr: %d\n", *ptr); *ptr = 100; /* valid */ printf("ptr: %d\n", *ptr); ptr = &j; /* error */ return 0; } ``` # постоянный указатель на константу Выше декларация является постоянным указателем на постоянную переменную, что означает, что мы не можем изменить значение, указанное указателем, а также не указывать указатель на другую переменную. ```c #include int main(void) { int i = 10; int j = 20; const int *const ptr = &i; /* constant pointer to constant integer */ printf("ptr: %d\n", *ptr); ptr = &j; /* error */ *ptr = 100; /* error */ return 0; } ``` # Прежде чем продолжить ... ## Обзор * Указатели являются переменными, но вместо сохранения значения они сохраняют местоположение памяти. * `*` и `&` используются для доступа к значениям в ячейках памяти и для доступа к ячейкам памяти, соответственно. * Указатели полезны для некоторых из основных особенностей C. # Указатель против массива в C В большинстве случаев обращения с указателями и массивами могут рассматриваться как действующие одинаково, основными исключениями являются: 1) оператор sizeof * `sizeof(array)` возвращает объем памяти, используемый всеми элементами массива * `sizeof(pointer)` возвращает только объем памяти, используемый самой переменной указателя 2) оператор & * & array - это псевдоним для & array \[0\] и возвращает адрес первого элемента в массиве * & pointer возвращает адрес указателя 3) строковая литерала инициализации массива символов * `char array[] = “abc”` устанавливает первые четыре элемента в массиве в 'a', 'b', 'c' и '\\ 0' * `char *pointer = “abc”` устанавливает указатель на адрес строки "abc" (который может храниться в постоянной памяти и, следовательно, неизменен) 4) Переменной переменной может быть присвоено значение, тогда как переменной массива быть не может. ```c int a[10]; int *p; p = a; /*legal*/ a = p; /*illegal*/ ``` 5) Разрешена арифметика по переменной указателя. ```c p++; /*Legal*/ a++; /*illegal*/ ```