Указатели в C: Какво е указател в програмирането на C? Видове

Как да използвате указатели в C

Ако декларираме променлива v от тип int, v действително ще съхранява стойност.

v сега е равно на нула.

Всяка променлива обаче освен стойност има и свой адрес (или по-просто казано къде се намира в паметта). Адресът може да бъде извлечен чрез поставяне на амперсанд (&) преди името на променливата.

Ако отпечатате адреса на променлива на екрана, той ще изглежда като напълно произволно число (още повече, че може да е различно от изпълнение до изпълнение).

Нека опитаме това на практика с указател в C пример

Резултатът от тази програма е -480613588.

Сега, какво е указател? Вместо да съхранява стойност, указателят ще съхранява адреса на променлива.

Int *y = &v;

Деклариране на указател

Подобно на променливите, указателите в C програмиране трябва да бъдат декларирани, преди да могат да бъдат използвани във вашата програма. Указателите могат да се наименуват както искате, стига да се подчиняват на правилата за именуване на C. Декларацията на указател има следната форма.

data_type * pointer_variable_name;

Тук

• тип_данни е основният тип на указателя от типовете променливи на C и указва типа на променливата, към която указателят сочи.
• Звездицата (*: същата звездичка, използвана за умножение), която е индиректен оператор, декларира указател.

Нека видим някои валидни декларации на указатели в този урок за C указатели:

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 */

Инициализирайте указател

След като декларираме указател, ние го инициализираме като стандартни променливи с адрес на променлива. Ако указателите в C програмирането са неинициализирани и използвани в програма, резултатите могат да бъдат непредвидими и потенциално катастрофални.

За да получим адреса на променлива, използваме оператора амперсанд (&), поставен преди името на променлива, чийто адрес ни е необходим. Инициализацията на указателя се извършва със следния синтаксис.

Синтаксис на показалеца

 pointer = &variable;

По-долу е дадена проста програма за илюстриране на указател:

#include <stdio.h>
int main()
{
   int a=10;    //variable declaration
   int *p;      //pointer variable declaration
   p=&a;        //store address of variable a in pointer p
   printf("Address stored in a variable p is:%x\n",p);  //accessing the address
   printf("Value stored in a variable p is:%d\n",*p);   //accessing the value
   return 0;
}

Изход:

Address stored in a variable p is:60ff08
Value stored in a variable p is:10

#include <stdio.h>
int main()
{
	int *p = NULL; 	//null pointer
	printf(“The value inside variable p is:\n%x”,p);
	return 0;
}

The value inside variable p is:
0

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

The size of pointer is:4

#include <stdio.h>
int main()
{
int *p; 	//wild pointer
printf("\n%d",*p);
return 0;
}

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

Указатели за директен и индиректен достъп

В C има два еквивалентни начина за достъп и манипулиране на променливо съдържание

• Директен достъп: използваме директно името на променливата
• Индиректен достъп: използваме указател към променливата

Нека разберем това с помощта на програмата по-долу

#include <stdio.h>
/* 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;}

След компилиране на програмата без никакви грешки, резултатът е:

Direct access, var = 1
Indirect access, var = 1

The address of var = 4202496
The address of var = 4202496

Indirect access, var = 48

Аритметика на указателя в C

Операциите с показалеца са обобщени на следващата фигура

Приоритетна операция (приоритет)

Когато работим с C указатели, трябва да спазваме следните правила за приоритет:

• Операторите * и & имат същия приоритет като унарните оператори (отрицание!, инкрементация++, декремент–).
• В същия израз унарните оператори *, &,!, ++, – се изчисляват отдясно наляво.

Ако P указател сочи към X променлива, тогава * P може да се използва навсякъде, където X може да бъде написано.

Следните изрази са еквивалентни:

int X =10
int *P = &Y;
For the above code, below expressions are true

В последния случай са необходими скоби: тъй като унарните оператори * и ++ се изчисляват отдясно наляво, без скобите би се увеличил указателят P, а не обектът, към който P сочи.

Таблицата по-долу показва аритметичните и основните операции, които могат да се използват при работа с C указатели

C указатели и масиви с примери

Традиционно ние осъществяваме достъп до елементите на масива, използвайки неговия индекс, но този метод може да бъде елиминиран чрез използване на указатели. Указателите улесняват достъпа до всеки елемент от масива.

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[5]={1,2,3,4,5};   //array initialization
    int *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 elements
        	p++;    //incrementing to the next element, you can also write p=p+1
    }
    return 0;
}

Изход:

1
2
3
4
5

Добавянето на определено число към указател ще премести местоположението на указателя до стойността, получена чрез операция на добавяне. Да предположим, че p е указател, който в момента сочи към местоположението на паметта 0, ако извършим следната операция за събиране, p+1, тогава тя ще се изпълни по този начин:

Тъй като p в момента сочи към местоположението 0 след добавяне на 1, стойността ще стане 1 и следователно указателят ще сочи към местоположението в паметта 1.

C указатели и низове с примери

Низът е масив от char обекти, завършващ с нулев знак '\ 0'. Можем да манипулираме низове с помощта на указатели. Този указател в примера на C обяснява този раздел

#include <stdio.h>
#include <string.h>
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 pointer
for(int i=0;i<strlen(str);i++)
{
printf("%c\n",*p);
p++;
}
return 0;
}

Изход:

First character is:H
Next character is:e
Printing all the characters in a string
H
e
l
l
o

G
u
r
u
9
9
!

Друг начин за обработка на низове е с масив от указатели като в следната програма:

#include <stdio.h>
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;}

Изход:

Please remember these materials:
iron
copper
gold

Недостатъци на указателите в C

• Указателите са малко сложни за разбиране.
• Указателите могат да доведат до различни грешки като грешки в сегментирането или да имат достъп до място в паметта, което изобщо не е необходимо.
• Ако на указател е предоставена неправилна стойност, това може да причини повреда на паметта.
• Указателите също са отговорни за изтичането на памет.
• Указателите са сравнително по-бавни от тези на променливите.
• За програмистите е много трудно да работят с указателите; следователно е отговорност на програмиста да манипулира внимателно указател.

Oбобщение

• Указателят не е нищо друго освен място в паметта, където се съхраняват данни.
• За достъп до местоположението на паметта се използва указател.
• Има различни видове указатели, като нулев указател, уайлд указател, празен указател и други видове указатели.
• Указателите могат да се използват с масив и низ за по-ефективен достъп до елементите.
• Можем да създадем функционални указатели, за да извикаме функция динамично.
• Аритметичните операции могат да се извършват върху указател, който е известен като аритметика на указател.
• Указателите също могат да сочат към функция, което улеснява извикването на различни функции в случай на дефиниране на масив от указатели.
• Когато искате да работите с различен тип променливи данни, можете да използвате празен указател типcast.