Coding — Язык C и указатели

Про указатели в C уже говорено-переговорено. Но недавно они мне пригодились.
Хочу рассказать новичкам, как именно пригодились.
Долгое время я путался (да и сейчас путаюсь) в этим порождении C - указатель.
Но, на этих выходных, я нашел очень удобное средство его применения. На самом деле, я думаю этих средств намного больше, но это пока что в первый раз где это мне пригодилось. Правда, и полноценно изучать С я только начал.
Итак, где-же мне это пригодилось ?


Для начала немного теории от digiwhite
Указатель представляет собой место, куда может быть записан адрес памяти.
Указатель у современных архитектур и компиляторов может содержать 2^32 значение, т.е. имеет размерность 4 байта (на 64-х разрядных архитектурах - вероятно это будет 8 байт - т.е возможно записать 2^64 значений).
Над указателем можно выполнять операцию разыменовывания указателя '*' и взятия адреса '&'. Пример:

1 2 3 4 5 6

char ch='t'; char* ch_ptr = &ch; fprintf(stdout, "This is the char '%c'.\n", *ch_ptr); fprintf(stdout, "This is the char '%c' memory address %p.\n", *ch_ptr, ch_ptr); fprintf(stdout, "This is the memory addres %p of pointer %p which point to char %c.\n", &ch;_ptr, ch_ptr, *ch_ptr);

Над указателями можно выполнять арифметические операции, такие как: сложение, вычитание, инкремент и декремент. Однако, тут есть зависимость от того, на какой тип данных указывает указатель. Т.е. операции над указателем переведу к изменению адреса на величину типа данных, на который указывает указатель, умноженное на число, на которое нужно увеличить/уменьшить указатель.

Продолжаем практику =)
У меня есть функция, которая в зависимости от результата возвращает правду или ложь.
Но, кроме того, она перемещается по переданному ей файлу, и прикольно было-бы, если бы она возвращала текст, который читает из этого файла.
Итак, теперь поэтапно, как я к этому пришел.
Начну с малого. Давайте разберемся с указателями.

1	int i = 5;

Это еще не указатель. Это целочисленная переменная, расположенная где-то в памяти (в данном конкретном случае - в стеке), и имеющая значение 5.
Для простоты примера, скажем, что она находиться в памяти по адресу 0x0050.
Т.е. в памяти по адресу 0х0050 находится число 5.
Теперь мы хотим передать эту переменную в функцию, к примеру так:

1	printf("%d\n", i);

При входе в функцию создается локальная (в области видимости) копия стека, куда повторно заноситься значение переменной i по новому адресу.
Если внутри фунции printf переменная i будет как-то меняться (ну предположим), то на стек основной программы она никак не повлияет, и как бы она внутри функции не менялась - в основной программе переменная i не измениться.
Нужно это как-то проверить. Напишем исходник.
1) Введем переменную, и посмотрим на каком она адресе:
Создаем файлик main.c с содержимым:

1 2 3 4 5 6

#include <stdio.h> /* этот заголовок понадобится для функции printf */ int main(){ int i=3; /* создаем переменную i и присваиваем ей значение 3 */ printf("%d\n", i); /* печатаем ее на стандартный вывод ( на экран) */ printf("%p\n", &i;); /* и последнее - распечатаем адрес переменной */ }

Для компиляции я использовал команду:

1	gcc main.c

После того, как она отработала, в каталоге с файлом main.c у меня появился исполняемый файл a.out. Его и запускаем на выполнение командой:

1

./a.out

Результатом его работы будет 2 строчки:

1 2	3 0xBFC0AECC

Первая строка - это значение переменной i.
Вторая строка - это ее адрес в памяти. Вот это выражение "&i" уже и есть указатель на адрес размещения переменной i в памяти стэка.
2) Попробуем теперь эту переменную передать в функцию, и распечатать ее уже оттуда:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

#include <stdtio.h> /* этот заголовок понадобиться для функции printf */ void t(int); /* прототип функции. */ int main(){ int i=3; /* создаем переменную i и присваиваем ей значение 3 */ t(i); /* Вызываем нашу функцию, и передаем в нее переменную */ printf("%d\n", i); /* печатаем ее на стандартный вывод ( на экран) */ printf("%p\n", &i;); /* и последнее - распечатаем адрес переменной */ } void t(int m){ /* наша функция, в которой мы делаем те-же вещи, */ /* но уже с внутренней переменной */ printf("m=%d\n", m); /* печатаем значение переменной m */ printf("&m;=%p\n", &m;); /* и адрес в памяти внутренней переменной m */ }

Компилируем еще раз, запускаем, и получаем следующий вывод:

1 2 3 4

m=3 &m;=0xBFEB52B0 i=3 &i;=0xBFEB52CC

Как видим, новая переменная находится совершенно по другому адресу.

3) Давайте попробуем изменить переменную внутри нашей процедуры:

1 2 3 4 5

void t(int m){ m=4; /* меняем значение переменной с тройки на четверку */ printf("m=%d\n", m); /* печатаем значение переменной m */ printf("&m;=%p\n", &m;); /* и адрес в памяти внутренней переменной m */ }

Запускаем, смотрим результат:

1 2 3 4

m=4 &m;=0xBFF674C0 i=3 &i;=0xBFF674DC

Т.е. внутри функции мы переменную изменили, но в главной процедуре значение i не поменялось. Как же нам изменить эту переменную изнутри функции ? Вот тут на помощь нам могут прийти указатели.
4) Мы можем передать в функцию не саму переменную, а адрес в памяти, где она будет находиться. И тогда функция будет работать с этим адресом, а не со своей копией переменной.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

#include <stdio.h> void t(int*); /* функция теперь принимает указатель на переменную */ int main(){ int i=3; t(&i;); /* и мы передаем указатель на адрес, а не саму переменную*/ printf("i=%d\n", i); printf("&i;=%p\n", &i;); } void t(int* m){ *m=4; /* мы получили адрес, чтобы разименовать указатель,*/ /* ставим перед ним звездочку */ printf("m=%d\n", *m); /* та-же ситуация */ printf("&m;=%p\n", m); /* а вот адрес никак приобразовывать уже не нужно, */ /* в переменной m у нас и так уже адрес переменной */ }

Компилируем, запускаем и получаем результат:

1 2 3 4

m=4 &m;=0xBFFA5B8C i=4 &i;=0xBFFA5B8C

Как раз то, что от нас и требовалось. Мы изменили переменную во внутренней функции (через указатель на нее), и она изменилась в главной процедуре. Здесь главное не запутаться в переменных, а-то очень просто получить access violation доступа к памяти.

PS: Ну, и в конце, если дозволено будет КА, немного самопиара =) Мысли Доброго Змея: Язык C и указатели
Еще планирую на днях написать статью по поводу указателях в массивах char. Указатель на строку в С сам по себе является указателем, и его не так просто изменить из вызываемой функции.
И еще, если кого заинтересует тема - объясните, плз, когда следует выделять переменным память, а когда достаточно просто размещать их в стэке.