Указатели, адреса и переменные

Чтобы овладеть навыками программирования на C++, вам в первую очередь необходимо понимать, в чем различие между указателем, адресом, хранящимся в указателе, и значением, записанным по адресу, хранящемуся в указателе. В противном случае это может привести к ряду серьезных ошибок при написании программ.

Рассмотрим еще один фрагмент программы:

int theVariable = 5;

int * pPointer = &theVariable ;

В первой строке объявляется переменная целого типа theVariable. Затем ей присваивается значение 5. В следующей строке объявляется указатель на тип int, которому присваивается адрес переменной theVariable. Переменная pPointer является указателем и содержит адрес переменной theVariable. Значение, хранящееся по адресу, записанному в pPointer, равно 5. На рис. 8.3 схематически показана структура этих переменных.

Рис. 8.3. Схема распределения памяти

Обращение к данным через указатели

После того как указателю присвоен адрес какой-либо переменной, его можно использовать для работы со значением этой переменной. В листинге 8.2 показан пример обращения к значению локальной переменной через указатель на нее.

Листинг 8.2. Обращение к данным через указатели

1: // Листинг 8.2. Использование указателей

3: #include<iostream.h>

5: typedef unsigned short int USHORT;

6: int main()

7: {

8: USHORT myAge; // переменная

9: USHORT * pAge = 0; // указатель

10: myAge = 5;

11: cout << "myAge: " << myAge << "\n";

12: pAge = &myAge; // заносим в pAge адрзс myAge

13: cout << "*pAge: " << *pAge << "\n\n";

14: cout << "*pAge = 7\n";

15: *pAge = 7; // присваиваем myAge значение 7

16: cout << "*pAge: " << *pAge << "\n";

17: cout << "myAge: " << myAge << "\n\n";

18: cout << "myAge = 9\n";

19: myAge = 9;

20: cout << "myAge: " << myAge << "\n";

21: cout << "*pAge: " << *pAge << "\n";

22:

23: return 0;

24: }

Результат:

myAge: 5

*pAge: 5

*pAge: = 7

*pAge: 7

myAge: 7

myAge = 9

myAge: 9

*pAge: 9

Анализ: В программе объявлены две переменные: myAge типа unsigned short и pAge, являющаяся указателем на этот тип. В строке 10 переменной pAge присваивается значение 5, а в строке 11 это значение выводится на экран.

Затем в строке 12 указателю pAge присваивается адрес переменной myAge. С помощью операции разыменования значение, записанное по адресу, хранящемуся в указателе pAge, выводится на экран (строка 13). Как видим, полученный результат совпадает со значением переменной myAge. В строке 15 переменной, адрес которой записан в pAge, присваивается значение 7. После выполнения такой операции переменная myAge будет содержать значение 7. Убедиться в этом можно после вывода этих значений (строки 16, 17).

В строке 19 значение myAge опять изменяется. Теперь этой переменной присваивается число 9. Затем в строках 20 и 21 мы обращаемся к этому значению непосредственно (через переменную) и путем разыменования указателя на нее.

Использование адреса, хранящегося в указателе

При работе с указателями в большинстве случаев не приходится иметь дело со значениями адресов, записанных в указателях. В предыдущих разделах отмечалось, что после присвоения указателю адреса переменной значением указателя будет именно этот адрес. Почему бы не проверить это утверждение? Для этого можно воспользоваться программой, приведенной в листинге 8.3.

Листинг 8.3. Что же записано в указателе?

1: // Листинг 8.3. Что же хранится в указателе?

3: #include <iostream.h>

6: int main()

7: {

8: unsigned short int myAge = 5, yourAge = 10;

9: unsigned short int * pAge = &myAge; // Указатель

10: cout << "myAge:\t" << myAge << "\t yourAge:\t" << yourAge << "\n";

11: cout << "&myAge:\t" << &myAge << "\t&yourAge;\t" << &yourAge << "\n";

12: cout << "pAge;\t" << pAge << "\n";

13: cout << "*pAge:\t" << *pAge << "\n";

14: pAge = &yourAge; // переприсвоение указателя

15: cout << "myAge:\t" << myAge << "\t yourAge;\t" << yourAge << "\n";

16: cout << "&myAge:\t" << &myAge << "\t&yourAge:\t" << &yourAge << "\n";

17: cout << "pAge:\t" << pAge << "\n";

18: cout << "*pAge:\t" << *pAge << "\n";

19: cout << "&pAge:\t" << &pAge << "\n";

20: return 0;

21: }

Результат:

myAge: 5 yourAge: 10

&myAge: 0x355C &yourAge: 0x355E

pAge: 0x355C

*pAge: 5

myAge: 5 yourAge: 10

&myAge: 0x355C &yourAge: 0x355E

pAge: 0x355E

*pAge: 10

&pAge: 0x355A

(Ваши результаты могут отличаться от приведенных.)

Анализ: В строке 8 объявляются две переменные типа unsigned short — myAge и yourAge. Далее, в строке 9, объявляется указатель на этот тип (pAge). Этому указателю присваивается адрес переменной myAge.

В строках 10 и 11 значения и адреса переменных pAge и myAge выводятся на экран. Обращение к значению переменной myAge путем разыменования указателя pAge выполняется в строке 13. Перед тем как перейти к дальнейшему изучению материала, подумайте, все ли вам понятно в рассмотренном примере. Еще раз проанализируйте текст программы и результат ее выполнения.

В строке 14 указателю pAge присваивается адрес переменной yourAge. После этого на экран выводятся новые значения и адреса переменных. Проанализировав результат программы, можно убедиться, что указатель pAge действительно содержит адрес переменной youtAge, а с помощью разыменования этого указателя можно получить ее значение.

Строка 19 выводит на экран значение адреса указателя pAge. Как любая другая переменная, указатель также имеет адрес, значение которого может храниться в другом указателе. О хранении в указателе адреса другого указателя речь пойдет несколько позже.

Рекомендуется: Используйте оператор разыменовывания (*) для получения доступа к данным, сохраненным по адресу, содержащемуся в указателе.

Инициализируйте указатель нулевым значением при объявлении, если заранее не известно, для указания на какую переменную он будет использоваться.

Помните о разнице между адресом в указателе и значением переменной, на которую ссылается этот указатель.

Использование указателей

Чтобы объявить указатель, запишите вначале тип переменной или объекта, на который будет ссылаться этот указатель, затем поместите символ звездочки (*), а за ним — имя нового указателя, например:

unsigned short int * pPointer =0;

Чтобы присвоить указателю адрес переменной, установите перед именем переменной оператор адреса (&), как в следующем примере:

unsigned short int theVariable = 5;

unsigned short int * pPointer = & theVariable;

Чтобы разыменовать указатель, установите перед его именем оператор разыменовывания (*):

unsigned short int theValue = *pPointer

Для чего нужны указатели

В предыдущих разделах мы детально рассмотрели процедуру присвоения указателю адреса другой переменной. Однако на практике такое использование указателей встречается достаточно редко. К тому же, зачем задействовать еще и указатель, если значение уже хранится в другой переменной? Рассмотренные выше примеры приведены только для демонстрации механизма работы указателей. Теперь, после описания синтаксиса, используемого в C++ для работы с указателями, можно переходить к более профессиональному их применению. Наиболее часто указатели применяются в следующих случаях:

• для размещения данных в свободных областях памяти и доступа к ним;

• для доступа к переменным и функциям классов;

• для передачи параметров в функции по ссылке.

Оставшаяся часть главы посвящена динамическому управлению данными и операциям с переменными и функциями классов.