Указатели и одномерные массивы данных

Цель:получение практических навыков решения задач обработки массивов с использованием указателей.

I. Теоретические сведения.

Указатели

Переменная в программе – объект, имеющий имя и значение. По имени можно обратиться к переменной и получить ее значение. Имя переменной соответствует адресу участка памяти, выделенного для переменной, и явно не связано с адресом. Значение переменной соответствует содержимому участка памяти. Чтобы получить адрес в явном виде, используется унарная операция взятие адреса (&), которая применима только к объектам, имеющим имя и размещенным в памяти.

Адреса имеют целочисленные беззнаковые значения, поэтому их можно обрабатывать как целочисленные величины, для этого используются переменные типа указатель, обеспечивающие непосредственную взаимосвязь данных и возможность изменения этих связей. Указатель – переменная, содержащая информацию о расположении в памяти другой переменной, т.е. адрес объекта конкретного типа (адрес другой переменной). Значением указателя может быть также нулевой адрес, для обозначения которого в ряде заголовочных файлов (stdio.h) определена специальная константа null.

Структура объявления указателя:

<тип_указуемых_данных> *<имя_указателя>;

Символ«*»– знак унарной операции косвенной адресации (разыменования), являющейся операцией раскрытия ссылки (обращения по адресу), результатом которой является объект, адресуемый указателем.

Например,

char *z; // указатель на объект символьного типа

int *k; // указатель на объекты целого типа

float *f; // указатель на объект вещественного типа

Переменные z, k, f являются указателями. *z обозначает объект типа char, на который указывает z. Обозначения *z, *k, *f имеют права переменных соответствующих типов.Оператор *z=’ ‘ засылает символ пробел в тот участок памяти, адрес которого определяет указатель z.

Указатель может ссылаться на объекты того типа, который присутствует в объявлении указателя. Исключением являются указатели, в объявлении которых использован тип void, т.е. отсутствие значения. Такие указатели могут ссылаться на объекты любого типа, однако к ним нельзя применять операцию разыменования.

Например,

1. объявление переменных:

int a,x; // целые переменные

int *p; // переменная – указатель на другую целую переменную (объявление переменной, при косвенном обращении к которой получается значение переменной целого типа)

2. операции присваивания объявленным переменным:

a=2000;

p=&a; // указатель содержит адрес переменной a (присваивание переменной p адреса переменной a – назначение указателя p на переменную a)

3. использование косвенного обращения:

x=x+*p; // при косвенном обращении по указателю p берется значение переменной a, что эквивалентно: x=x+a

Массив как статическая структура данных

Статическая (фундаментальная) структура данных – совокупность фиксированного количества данных постоянной размерности с неизменным характером связей между ними.

Переменные статических структур могут изменять только свое значение, а их структура и множество допустимых значений остаются неизменными; размер памяти, занимаемой такими переменными, остается постоянным.

К статическим структурам, в частности, относится массив данных, который представляет собой упорядоченную последовательность данных одного и того же типа, имеющих общее имя; доступ к элементам массива осуществляется при помощи индексов, являющихся порядковыми номерами элементов в последовательности. На этапе компиляции под элементы массива выделяется фиксированный объем памяти, который не меняется в процессе выполнения программы. В памяти элементы массива размещаются последовательно в соответствии с ростом индекса.

Одномерный массив данных

Если для получения доступа к элементам массива требуется один индекс, то массив является одномерным (линейным). Математическим представлением одномерного массива является вектор.

Структура объявления одномерного массива:

<тип_элемента_массива> <имя_массива>[<количество_элементов];

Например,

char v[10]; // объявление одномерного массива из 10-и символов

Например, копирование 10-и элементов одного массива в другой можно организовать следующим образом:

int v1[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},v2[10]; // объявление переменных

// копирование элементов одного массива в другой

for (int i=0;i<10;i++) // для i, начиная с 0 до 9,

v2[i]=v1[i]; // копировать i-ый элемент массива v1 в i-ый элемент массива v2, после чего i увеличивается на 1 (инкремент переменной целого типа)

При обращении к элементу массива происходит обращение по его адресу, поэтому предыдущий фрагмент программы можно представить следующим образом, используя указатели:

int v1[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},v2[10],*p1,*p2; // объявление переменных

p1=&v1[0]; // в указатель p1 заносится адрес первого элемента массива v1

p2=&v2[0]; // в p2 – адрес первого элемента массива v2

// копирование элементов одного массива в другой

for (int i=0;i<10;i++)

{

*p2=*p1;

p2++; p1++;

}

Адресная арифметика

Операцияадресной арифметики интерпретируется следующим образом:

• указатель потенциально ссылается на неограниченную в обе стороны область памяти, заполненную переменными того типа, на который ссылается указатель;

• переменные в области памяти нумеруются от текущей переменной, на которую указывает указатель и которая получает относительный номер 0; переменные в направлении возрастания адресов памяти нумеруются положительными значениями (1,2...), в направлении убывания – отрицательными (-1,-2…);

• результатом операции указатель+i является адрес i-й переменной в этой области памяти относительно текущего положения указателя, т.е. значение указателя на i-ю переменную.

Таким образом, указатель ссылается на неограниченный массив с относительной нумерацией элементов массива от переменной, на которую указывает указатель.

p+i; // установить указатель на i-ю переменную после той, на которую указывает p

p-i; // установить указатель на i-ю переменную перед той, на которую указывает p

*(p+i); // получить значение i-й переменной после той, на которую указывает p, что эквивалентно: p[i]

p++; // получить значение переменной, на которую указывает p, затем указатель установить на следующую переменную

p--; // получить значение переменной, на которую указывает p, затем указатель установить на предшествующую переменную

p+=i; // переместить указатель на i переменных вперед относительно той, на которую указывает p

p-=i; // переместить указатель на i переменных назад относительно той, на которую указывает p

*p++; // получить значение переменной, на которую указывает p, затем указатель установить на следующую переменную

*(--p); // переместить указатель к переменной, предшествующей той, на которую указывает p, затем получить ее значение

(*p)++; // получить значение переменной, на которую указывает p, затем увеличить ее значения на 1

++(*p); // получить значение переменной, на которую указывает p, увеличенное на 1

Наши рекомендации