Указатели и операции над адресами

Обращение к объектам любого типа в языке C может проводиться по имени, как мы до сих пор делали и по указателю (косвенная адресация).

Указатель – это переменная, которая может содержать адрес некоторого объекта в памяти компьютера, например адрес другой переменной. И через указатель, установленный на переменную можно обращаться к участку оперативной памяти, отведенной компилято­ром под ее значения.

Указатель объявляется следующим образом:

тип *идентификатор;

Например: int *a, *d;

float *f;

Здесь объявлены указатели a, d, которые можно инициализировать адресами целочисленных переменных и указатель f, который можно инициализировать адресами вещественных переменных.

С указателями связаны две унарные операции: & и *. Операция & означает «взять адрес». Данная операция допустима только над переменными. Операция * - «значение, расположенное по указанному адресу» и работает следующим образом:

1. определяется местоположение в оперативной памяти переменной типа указатель;

2. извлекается информация из этого участка памяти и трактуется как адрес переменной с типом в объявлении указателя;

3. производится обращение к участку памяти по выделенному адресу для проведения некоторых действий.

Пример:

int x, // переменная типа int

*y; // указатель на элемент данных типа int

y=& x; // y - адрес переменной x

*y=1; // по адресу y записать 1, в результате x = 1

Операции над указателями (адресная арифметика)

Указатель может использоваться в выражениях вида:

p # ie, ##p, p##, p# = ie,

где p - указатель, ie - целочисленное выражение, # - символ операции '+' или '-'.

Значением таких выражений является увеличенное или уменьшенное значение указателя на величину ie*sizeof(*p). Следует помнить, что операции с указателями выполняются в единицах памяти того типа объекта, на который ссылается этот указатель.

Например рассмотрим фрагмент программы:

int a=5, *p, *p1, *p2;

p=& a;

p1=p;

p2=p;

++p1;

p2+=2;

printf(“a=%d, p=%d, p=%p, p1=%p, p2=%p.\n”, a, p, p, p1, p2);

Результат выполнения(значения):

a=5,

*p=5,

p=FFC8,

p1=FFCC,

p2=FFD0.

Результат выполнения(адресация):

p = 4000 // адрес взят символически

p1 = 4002 = (4000 + 1 * sizeof (*p)) → 4000+2(int)

р2 = 4004 = (4000 + 2 * sizeof (*p)) → 4000+2*2 (int)

Текущее значение указателя всегда ссылается на позицию некоторого объекта в памяти с учетом правил выравнивания для соответствующего типа данных. Таким образом, значение p#ie указывает на объект того же типа, расположенный в памяти со смещением на ie*sizeof(*p) позиций.

Напимер:

если

int *p;

тогда

*p++ = 10; -> *p=10; p++;

(*p)++; -> *p=11;

Разрешается сравнивать указатели и вычислять разность двух указателей. При сравнении могут проверяться отношения любого вида (" > ", " > =", " < ", " < =", " ==", "! ="). Наиболее важными видами проверок являются отношения равенства или неравенства.

Отношения порядка имеют смысл только для указателей на последовательно размещенные объекты (элементы одного массива).

Разность двух указателей дает число объектов адресуемого ими типа в соответству­ющем диапазоне адресов. Очевидно, что уменьшаемый и вычитаемый указатель также должны соответствовать одному массиву, иначе результат операции не имеет практической ценности.

Любой указатель можно сравнивать со значением NULL, которое означает недействительный адрес. Значение NULL можно присваивать указателю как признак пустого указателя. NULL заменяется препроцессором на выражение (void *)0.