Указатели в программировании на C: что такое указатель, типы и amp; Примеры

Что такое указатель в C?

Указатель на С, представляет собой переменную , которая хранит адрес другой переменной. Указатель также может использоваться для ссылки на другую функцию указателя. Указатель можно увеличивать / уменьшать, т. Е. Указывать на следующую / предыдущую ячейку памяти. Назначение указателя - сэкономить место в памяти и сократить время выполнения.

Как использовать указатели в C

Если мы объявим переменную v типа int, v фактически сохранит значение.

v теперь равно нулю.

Однако каждая переменная, кроме значения, также имеет свой адрес (или, проще говоря, место, где она находится в памяти). Адрес можно получить, поставив перед именем переменной амперсанд (&).

Если вы напечатаете адрес переменной на экране, он будет выглядеть как совершенно случайное число (более того, оно может отличаться от запуска к запуску).

Давайте попробуем это на практике с указателем в примере C

Результатом этой программы будет -480613588.

Итак, что такое указатель? Вместо того, чтобы хранить значение, указатель y будет хранить адрес переменной.

Переменная указателя

Int * y = & v;

ПЕРЕМЕННАЯ	УКАЗАТЕЛЬ
Значение сохраняется в имени хранение / адрес памяти	Переменная , что указывает на адрес хранения / памяти другой переменной

Объявление указателя

Как и переменные, указатели в программировании на C должны быть объявлены до того, как их можно будет использовать в вашей программе. Указателям можно давать любые имена, если они подчиняются правилам именования C. Объявление указателя имеет следующий вид.

data_type * pointer_variable_name;

Здесь,

• data_type - это базовый тип указателя для типов переменных языка C и указывает тип переменной, на которую указывает указатель.
• Звездочка (*: та же звездочка, что используется для умножения), которая является оператором косвенного обращения, объявляет указатель.

Давайте посмотрим на некоторые допустимые объявления указателей в этом руководстве по указателям 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 */

Инициализировать указатель

После объявления указателя мы инициализируем его, как стандартные переменные, адресом переменной. Если указатели в программировании на C не инициализируются и используются в программе, результаты непредсказуемы и потенциально катастрофичны.

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

Синтаксис указателя

 pointer = &variable; 

Ниже представлена ​​простая программа для иллюстрации указателя:

#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;}

Выход:

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

Оператор	Смысл
*	Обслуживает 2 цели Объявление указателя Возвращает значение указанной переменной.
&	Служит только одной цели Возвращает адрес переменной

Типы указателей в C

Ниже приведены различные типы указателей в C :

Нулевой указатель

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

Следующая программа иллюстрирует использование нулевого указателя:

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

Выход:

The value inside variable p is:0

Указатель пустоты

В программировании на языке C указатель void также называется универсальным указателем. У него нет стандартного типа данных. Указатель void создается с помощью ключевого слова void. Его можно использовать для хранения адреса любой переменной.

Следующая программа иллюстрирует использование указателя void:

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

Выход:

The size of pointer is:4

Дикий указатель

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

Следующая программа иллюстрирует использование дикого указателя:

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

Выход

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

Другие типы указателей в 'c' следующие:

• Висячий указатель
• Сложный указатель
• Рядом указатель
• Дальний указатель
• Огромный указатель

Указатели прямого и косвенного доступа

В C есть два эквивалентных способа доступа к переменному содержимому и управления им.

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

Давайте разберемся с этим с помощью программы ниже

#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;}

После компиляции программы без ошибок результат:

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

Указатель арифметики в C

Операции с указателем кратко описаны на следующем рисунке.

Приоритетная операция (приоритет)

При работе с указателями C мы должны соблюдать следующие правила приоритета:

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

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

Следующие выражения эквивалентны:

int X = 10 int * P = & Y; Для приведенного выше кода верны выражения ниже.
Выражение	Эквивалентное выражение
Y = * P + 1 * P = * P + 10 * P + = 2 ++ * P (* P) ​​++	Y = X + 1 X = X + 10 X + = 2 ++ X X ++

В последнем случае необходимы круглые скобки: поскольку унарные операторы * и ++ оцениваются справа налево, без скобок увеличивался бы указатель P, а не объект, на который указывает P.

В таблице ниже показаны арифметические и базовые операции, которые можно использовать при работе с указателями C.

Операция	Объяснение
Назначение	int * P1, * P2 P1 = P2; P1 и P2 указывают на одну и ту же целочисленную переменную
Увеличение и уменьшение	Int * P1; P1 ++; P1--;
Добавление смещения (постоянное)	Это позволяет указателю перемещать N элементов в таблице. Указатель будет увеличиваться или уменьшаться в N раз на количество байтов типа переменной. P1 + 5;

Указатели и массивы C с примерами

Традиционно мы обращаемся к элементам массива по его индексу, но от этого метода можно отказаться, используя указатели. Указатели упрощают доступ к каждому элементу массива.

#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;}

Выход

12345

Добавление определенного числа к указателю переместит положение указателя к значению, полученному в результате операции сложения. Предположим, p является указателем, который в настоящее время указывает на ячейку памяти 0, если мы выполним следующую операцию сложения, p + 1, тогда она будет выполняться следующим образом:

Поскольку p в настоящее время указывает на ячейку 0 после добавления 1, значение станет 1, и, следовательно, указатель будет указывать на ячейку памяти 1.

Указатели и строки C с примерами

Строка - это массив объектов типа char, заканчивающийся нулевым символом '\ 0'. Мы можем управлять строками с помощью указателей. Этот указатель в примере C объясняет этот раздел

#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
Выход
First character is:HNext character is:ePrinting all the characters in a stringHelloGuru99!
Другой способ работать со строками - использовать массив указателей, как в следующей программе:
#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;}
Выход:
Please remember these materials:ironcoppergold
 
Преимущества указателей в C

Указатели полезны для доступа к ячейкам памяти.
Указатели обеспечивают эффективный способ доступа к элементам структуры массива.
Указатели используются для динамического выделения и освобождения памяти.
Указатели используются для формирования сложных структур данных, таких как связанный список, граф, дерево и т. Д.


Недостатки указателей в C

Указатели немного сложны для понимания.
Указатели могут приводить к различным ошибкам, таким как сбои сегментации, или могут обращаться к области памяти, которая вообще не требуется.
Если указателю указано неверное значение, это может привести к повреждению памяти.
Указатели также несут ответственность за утечку памяти.
Указатели сравнительно медленнее, чем у переменных.
Программистам очень сложно работать с указателями; поэтому программист обязан осторожно манипулировать указателем.

Резюме 

Указатель - это не что иное, как область памяти, в которой хранятся данные.
Указатель используется для доступа к ячейке памяти.
Существуют различные типы указателей, такие как нулевой указатель, дикий указатель, пустой указатель и другие типы указателей.
Указатели можно использовать с массивами и строками для более эффективного доступа к элементам.
Мы можем создавать указатели на функции для динамического вызова функции.
Арифметические операции могут выполняться с указателем, что называется арифметикой указателя.
Указатели также могут указывать на функцию, что упрощает вызов различных функций в случае определения массива указателей.
Если вы хотите иметь дело с разными типами данных переменных, вы можете использовать указатель типа void с приведением типов.