Указатели в C++: зачем нужны, когда использовать и чем отличаются

Память компьютера — это длинный ряд ячеек. Размер каждой ячейки называется байтом. Байт — это пространство, занятое английским символом алфавита. Объект в обычном понимании — это последовательный набор байтов в памяти. Каждая ячейка имеет адрес, который представляет собой целое число, обычно записанное в шестнадцатеричной форме. Есть три способа доступа к объекту в памяти. Доступ к объекту можно получить с помощью так называемого указателя. Доступ к нему можно получить, используя так называемую ссылку. К нему по-прежнему можно получить доступ с помощью идентификатора. В этой статье основное внимание уделяется использованию указателей и ссылок. В C ++ есть заостренный объект и объект-указатель. У остроконечного предмета есть интересующий предмет. Объект-указатель имеет адрес указанного объекта.

Вам необходимо иметь базовые знания C ++, включая его идентификаторы, функции и массивы; чтобы понять эту статью.

У объекта-указателя и объекта-указателя есть свой идентификатор.

Оператор Address-Of, &

Это унарный оператор. Если за ним следует идентификатор, он возвращает адрес объекта идентификатора. Рассмотрим следующее объявление:

 int ptdInt;

Ниже приведен код, следующее выражение, вернет адрес, идентифицированный ptdInt:

 &ptdInt

Вам не нужно знать точный адрес (номер) при кодировании.

Оператор косвенного обращения, *

Это унарный оператор в контексте указателей. Обычно он печатается перед идентификатором. Если используется в объявлении идентификатора, то идентификатор является объектом-указателем, который содержит только адрес указанного объекта. Если используется перед идентификатором объекта-указателя, чтобы что-то вернуть, то возвращаемое значение является значением указанного объекта.

Создание указателя

Взгляните на следующий фрагмент кода:

 float ptdFloat;
float *ptrFloat;

ptrFoat = &ptdFloat;

Сегмент начинается с объявления указанного объекта ptdFloat. ptdFloat — это идентификатор, который просто идентифицирует объект с плавающей запятой. Ему мог быть присвоен реальный объект (значение), но в этом случае ему ничего не было присвоено. Далее в сегменте идет объявление объекта-указателя. Оператор косвенного обращения перед этим идентификатором означает, что он должен содержать адрес указанного объекта. Тип объекта, плавающий в начале оператора, означает, что заостренный объект является плавающим. Объект-указатель всегда имеет тот же тип, что и заостренный объект. ptrFoat — это идентификатор, который просто идентифицирует объект-указатель.

В последнем операторе кода адрес указанного объекта присваивается объекту-указателю. Обратите внимание на использование оператора адресации &.

Последний оператор (строка) выше показывает, что после объявления объекта-указателя без инициализации вам не нужен оператор косвенного обращения, когда вам нужно его инициализировать. Фактически, использование оператора косвенного обращения в третьей (последней) строке является синтаксической ошибкой.

Объект-указатель может быть объявлен и инициализирован указанным объектом в одной инструкции, как показано ниже:

 float ptdFloat;
float *ptrFoat = &ptdFloat;

Первая строка предыдущего сегмента кода и эта совпадают. Здесь вторая и третья строки предыдущего сегмента кода объединены в один оператор.

Обратите внимание, что в приведенном выше коде при объявлении и инициализации объекта-указателя необходимо использовать оператор косвенного обращения. Однако он не используется, если инициализация должна быть выполнена позже. Объект-указатель инициализируется адресом указанного объекта.

В следующем сегменте кода оператор косвенного обращения используется для возврата содержимого указанного объекта.

    int ptdInt = 5;
int *ptrInt = &ptdInt;

cout << *ptrInt << ‘\n‘;

Выход 5.

В последнем предложении здесь оператор косвенного обращения использовался для возврата значения, на которое указывает идентификатор указателя. Таким образом, при использовании в объявлении идентификатор для оператора косвенного обращения будет содержать адрес указанного объекта. При использовании в выражении возврата в сочетании с идентификатором указателя оператор косвенного обращения возвращает значение указанного объекта.

Присвоение нуля указателю

Объект-указатель всегда должен иметь тип указанного объекта. При объявлении объекта-указателя должен использоваться тип данных указанного объекта. Однако значение десятичного нуля может быть присвоено указателю, как в следующем сегменте кода:

    int ptdInt = 5;
int *ptrInt;

ptrInt = 0;

or in the segment,

int ptdInt = 5;
int *ptrInt = 0;

В любом случае указатель (идентификатор) называется нулевым указателем; это означает, что он указывает в никуда. То есть у него нет адреса какого-либо указанного объекта. Здесь 0 — это десятичный ноль, а не шестнадцатеричный ноль. Шестнадцатеричный ноль будет указывать на первый адрес памяти компьютера.

Не пытайтесь получить значение, на которое указывает нулевой указатель. Если вы попробуете это сделать, программа может скомпилироваться, но не запуститься.

Имя массива как постоянный указатель

Рассмотрим следующий массив:

int arr[] = {000, 100, 200, 300, 400};

Имя массива arr на самом деле является идентификатором, который имеет адрес первого элемента массива. Следующее выражение возвращает первое значение в массиве:

*arr

В случае с массивом оператор приращения ++ ведет себя иначе. Вместо добавления 1 он заменяет адрес указателя на адрес следующего элемента в массиве. Однако имя массива — это постоянный указатель; это означает, что его содержимое (адрес) не может быть изменено или увеличено. Итак, для увеличения начальный адрес массива должен быть назначен непостоянному указателю следующим образом:

int *ptr = arr;

Теперь ptr можно увеличивать, чтобы указывать на следующий элемент массива. ptr был объявлен здесь как объект-указатель. Без * здесь не было бы указателя; это будет идентификатор для хранения объекта типа int, а не для хранения адреса памяти.

Следующий сегмент кода, наконец, указывает на четвертый элемент:

    ++ptr;
++ptr;
++ptr;

Следующий код выводит четвертое значение массива:

    int arr[] = {000, 100, 200, 300, 400};

int *ptr = arr;

++ptr;
++ptr;
++ptr;

cout << *ptr << ‘\n‘;

Выход 300.

Имя функции как идентификатор

Имя функции — это идентификатор функции. Рассмотрим следующее определение функции:

int fn()
{
cout << «seen» << ‘\n‘;

return 4;
}

fn — идентификатор функции. Выражение,

& fn

возвращает адрес функции в памяти. fn похожа на заостренный объект. Следующее объявление объявляет указатель на функцию:

int (*func)();

Идентификатор указанного объекта и идентификатор объекта-указателя различаются. func — это указатель на функцию. fn — идентификатор функции. Итак, func может указывать на fn следующим образом:

func = &fn;

Значение (содержание) func — это адрес fn. Два идентификатора могли быть связаны с помощью оператора инициализации следующим образом:

int (*func)() = &fn;

Обратите внимание на различия и сходства в обработке указателей функций и скалярных указателей. func — указатель на функцию; это заостренный объект; он объявлен иначе, чем скалярный указатель.

Функцию можно вызвать с помощью,

fn()
or
func()

Его нельзя вызвать с помощью * func ().

Когда функция имеет параметры, во вторых скобках указаны типы параметров, и для них не обязательно должны быть идентификаторы. Следующая программа иллюстрирует это:

#include <iostream>
using namespace std;

float fn(float fl, int in)
{
return fl;
}

int main()
{

float (*func)(float, int) = &fn;

float val = func(2.5, 6);

cout << val << ‘\n‘;

return 0;
}

C++ Reference

Ссылка в C ++ — это просто способ создать синоним (другое имя) для идентификатора. Он использует оператор &, но не так, как & используется для указателей. Рассмотрим следующий фрагмент кода:

    int myInt = 8;
int &yourInt = myInt;

cout << myInt << ‘\n‘;
cout << yourInt << ‘\n‘;

Результат:

8
8

Первый оператор инициализирует идентификатор myInt; т.е. myInt объявлен и содержит значение 8. Второй оператор создает новый идентификатор yourInt, синоним myInt. Для этого в объявлении между типом данных и новым идентификатором помещается оператор &. Операторы cout показывают, что два идентификатора являются синонимами. Чтобы вернуть значение в этом случае, вам не нужно ставить перед ним *. Просто используйте идентификатор.

Здесь myInt и yourInt — это не два разных объекта. Это два разных идентификатора, которые ссылаются (идентифицируют) одно и то же место в памяти, имеющее значение 8. Если значение myInt изменяется, значение yourInt также изменится автоматически. Если значение yourInt изменится, значение myInt также изменится автоматически.

Ссылки однотипные.

Ссылка на функцию

Так же, как у вас может быть ссылка на скаляр, вы также можете иметь ссылку на функцию. Однако кодирование ссылки на функцию отличается от кодирования ссылки на скаляр. Следующая программа иллюстрирует это:

#include <iostream>
using namespace std;

float fn(float fl, int in)
{
return fl;
}

int main()
{

float (&func)(float, int) = fn;

float val = func(2.5, 6);

cout << val << ‘\n‘;

return 0;
}

Выход 2,5.

Обратите внимание на первый оператор в функции main, который делает func синонимом fn. Оба ссылаются на одну и ту же функцию. Обратите внимание на одноразовое использование и положение &. Таким образом, & является здесь ссылочным оператором, а не оператором адресации. Чтобы вызвать функцию, просто используйте любое имя.

Идентификатор ссылки — это не то же самое, что идентификатор указателя.

Функция, возвращающая указатель

В следующей программе функция возвращает указатель, который является адресом указанного объекта:

#include <iostream>
using namespace std;

float *fn(float fl, int in)
{
float *fll = &fl;
return fll;
}

int main()
{

float *val = fn(2.5, 6);

cout << *val << ‘\n‘;

return 0;
}

Выход 2,5

Первый оператор в функции fn () предназначен только для создания объекта-указателя. Обратите внимание на одноразовое использование и положение * в сигнатуре функции. Также обратите внимание, как указатель (адрес) был получен в функции main () другим объектом-указателем.

Функция, возвращающая ссылку

В следующей программе функция возвращает ссылку:

#include <iostream>
using namespace std;

float &fn(float fl, int in)
{
float &frr = fl;
return frr;
}

int main()
{

float &val = fn(2.5, 6);

cout << val << ‘\n‘;

return 0;
}

Выход 2,5.

Первый оператор в функции fn () предназначен только для создания ссылки. Обратите внимание на одноразовое использование и положение & в сигнатуре функции. Также обратите внимание, как ссылка была получена в функции main () по другой ссылке.

Передача указателя на функцию

В следующей программе указатель, который на самом деле является адресом объекта с плавающей точкой, отправляется в качестве аргумента функции:

#include <iostream>
using namespace std;

float fn(float *fl, int in)
{
return *fl;
}

int main()
{
float v = 2.5;

float val = fn(&v, 6);

cout << val << ‘\n‘;

return 0;
}

Выход 2,5

Обратите внимание на использование и положение * для параметра с плавающей запятой в сигнатуре функции. Как только начинается вычисление функции fn (), делается следующий оператор:

float *fl = &v;

Оба fl и & v указывают на один и тот же заостренный объект, который содержит 2.5. * fl в операторе возврата не является декларацией; это означает, что значение заостренного объекта, на которое указывает объект-указатель.

Передача ссылки на функцию

В следующей программе ссылка отправляется в качестве аргумента функции:

#include <iostream>
using namespace std;

float fn(float &fl, int in)
{
return fl;
}

int main()
{
float v = 2.5;

float val = fn(v, 6);

cout << val << ‘\n‘;

return 0;
}

Выход 2,5

Обратите внимание на использование и положение & для параметра float в сигнатуре функции. Как только начинается вычисление функции fn (), делается следующий оператор:

float &fl = v;

Передача массива функции

Следующая программа показывает, как передать массив функции:

#include <iostream>
using namespace std;

int fn(int arra[])
{
return arra[2];
}

int main()
{

int arr[] = {000, 100, 200, 300, 400};

int val = fn(arr);

cout << val << ‘\n‘;

return 0;
}

Выход 200.

В этой программе передается массив. Обратите внимание, что параметр сигнатуры функции имеет объявление пустого массива. Аргументом в вызове функции является только имя созданного массива.

Может ли функция C ++ вернуть массив?

Функция в C ++ может возвращать значение массива, но не может возвращать массив. Компиляция следующей программы приводит к сообщению об ошибке:

#include <iostream>
using namespace std;

int fn(int arra[])
{
return arra;
}

int main()
{

int arr[] = {000, 100, 200, 300, 400};

int val = fn(arr);

return 0;
}

Указатель указателя

Указатель может указывать на другой указатель. То есть объект-указатель может иметь адрес другого объекта-указателя. Они по-прежнему должны быть одного типа. Следующий фрагмент кода иллюстрирует это:

    int ptdInt = 5;

int *ptrInt = &ptdInt;

int **ptrptrInt = &ptrInt;

cout << **ptrptrInt << ‘\n‘;

Выход 5.

В объявлении указателя на указатель используется двойной *. Чтобы вернуть значение последнего заостренного объекта, по-прежнему используется двойной *.

Массив указателей

Следующая программа показывает, как кодировать массив указателей:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
int num0=000, num1=100, num2=200, num3=300, num4=400;
int *no0=&num0, *no1=&num1, *no2=&num2, *no3=&num3, *no4=&num4;

int *arr[] = {no0, no1, no2, no3, no4};

cout << *arr[4] << ‘\n‘;

return 0;
}

Результат:

400

Обратите внимание на использование и положение * в объявлении массива. Обратите внимание на использование * при возврате значения в массиве. С указателями указателей задействованы два *. В случае массива указателей об одном * уже позаботились, потому что идентификатор массива является указателем.

Массив строк переменной длины

Строковый литерал — это константа, возвращающая указатель. Массив строк переменной длины — это массив указателей. Каждое значение в массиве является указателем. Указатели — это адреса к ячейкам памяти, они имеют одинаковый размер. Строки разной длины находятся в другом месте памяти, а не в массиве. Следующая программа иллюстрирует использование:

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{

const char *arr[] = {«woman», «boy», «girl», «adult»};

cout << arr[2] << ‘\n‘;

return 0;
}

На выходе получается «girl».

Объявление массива начинается с зарезервированного слова «const» для константы; за которым следует «char» для символа, затем звездочка *, чтобы указать, что каждый элемент является указателем. Чтобы вернуть строку из массива, * не используется из-за неявного характера указателя каждой строки. Если используется *, то будет возвращен первый элемент строки.

Указатель на функцию, возвращающую указатель

Следующая программа показывает, как кодируется указатель на функцию, возвращающую указатель:

#include <iostream>
using namespace std;

int *fn()
{
int num = 4;
int *inter = &num;
return inter;
}

int main()
{

int *(*func)() = &fn;
int val = *func();

cout << val << ‘\n‘;

return 0;
}

Выход 4.

Объявление указателя на функцию, возвращающую указатель, аналогично объявлению указателя на обычную функцию, но перед ним стоит звездочка. Первый оператор в функции main () иллюстрирует это. Чтобы вызвать функцию с помощью указателя, поставьте перед ней *.

Заключение

Чтобы создать указатель на скаляр, сделайте что-нибудь вроде:

float pointed;
float *pointer = &pointed;

* имеет два значения: в объявлении указывает указатель; чтобы что-то вернуть, это значение указанного объекта.

Имя массива — это постоянный указатель на первый элемент массива.

Чтобы создать указатель на функцию, вы можете:

int (*func)() = &fn;

где fn () — функция, определенная в другом месте, а func — указатель.

& имеет два значения: в объявлении он указывает ссылку (синоним) на тот же объект, что и другой идентификатор; при возврате означает адрес.

Чтобы создать ссылку на функцию, вы можете:

float (&refFunc)(float, int) = fn;

где fn () — функция, определенная в другом месте, а refFunc — ссылка.

Когда функция возвращает указатель, возвращаемое значение должно быть получено указателем. Когда функция возвращает ссылку, возвращаемое значение должно быть получено по ссылке.

При передаче указателя на функцию параметр является объявлением, а аргумент — адресом указанного объекта. При передаче ссылки на функцию параметр является объявлением, а аргумент — ссылкой.

При передаче массива функции параметр — это объявление, а аргумент — это имя массива без []. Функция C ++ не возвращает массив.

Для указателя на указатель требуется два * вместо одного, где это необходимо.