Osnovni vodič za pokazivače u C programiranju

Pokazivači su bitan aspekt C programiranja koji ćete trebati dobro razumjeti da biste učinkovito koristili jezik. Pomažu u učinkovitom upravljanju memorijom, prosljeđivanju podataka po referenci, rukovanju nizovima i nizovima itd. Međutim, zahtijevaju pažljivu upotrebu kako bi se izbjegle pogreške.

Istražite detalje C pokazivača, od razumijevanja memorije i adresa do svladavanja aritmetike pokazivača.

Memorija i adrese

Memorija—često se koristi kao skraćenica za RAM (Memorija s izravnim pristupom)—je prostor za pohranu u računalu koji sadrži podatke i upute koje program treba pokrenuti. Služi kao radni prostor za vaš program. Najmanja jedinica memorije obično je bajt, koji je jednak osam bitova.

Svaka memorijska lokacija ima jedinstvenu adresu i može pohraniti različitu količinu podataka ovisno o računalu. Kada deklarirate varijablu u C-u, implicitno joj dodjeljujete memorijsku lokaciju za pohranjivanje podataka. Zamislite to kao kuću koja ima jedinstvenu adresu koju možete koristiti da je locirate.

Zamislite memoriju vašeg računala kao niz ćelija za pohranu, od kojih svaka sadrži bajt podataka. Recimo da postoje dvije varijable, x i g, u C programu:

int x = 5;
int y = 10;

U memoriji bi to moglo izgledati ovako:

Ovdje odvojene memorijske lokacije pohranjuju ove varijable. Podaci koji x predstavlja nalazi se na memorijskoj adresi 1000, dok gpodaci zauzimaju memorijsku adresu 1004.

Razumijevanje memorije i adresa ključno je kada radite s pokazivačima jer su to varijable koje pohranjuju memorijske adrese. Omogućuju vam pristup i manipuliranje podacima pohranjenim na određenom memorijskom mjestu.

Deklariranje i inicijaliziranje pokazivača u C-u

Prije nego što možete modificirati podatke pomoću pokazivača u C-u, morate ih deklarirati i inicijalizirati.

deklaracija

Da biste deklarirali pokazivač, navedite tip podataka na koji pokazuje, nakon čega slijedi zvjezdica (*), a zatim naziv pokazivača. Na primjer:

int *ptr;

Ovdje, int *ptr deklarira pokazivač nazvan ptr koji može pohraniti memorijsku adresu cijelog broja.

Inicijalizacija

Nakon deklaracije, trebali biste ga inicijalizirati s memorijskom adresom na koju će ukazivati. Možete ga inicijalizirati ovako:

int x = 5;
int *ptr = &x;

U ovoj deklaraciji, & operator dohvaća adresu x varijable. Kod u biti kaže da je "ptr varijabla, pohranjuje memorijsku lokaciju cjelobrojne vrijednosti, a ta je lokacija gdje god se x trenutno odnosi."

Sada, ptr sadrži adresu cjelobrojne varijable x. Na primjer:

Pokazivači u C-u ne samo da pohranjuju adresu varijable, već također imaju svoju jedinstvenu adresu unutar memorije računala.

Dereferenciranje pokazivača

Dereferenciranje C pokazivača znači pristup vrijednosti pohranjenoj na memorijskoj adresi na koju pokazuje pokazivač.

Pretpostavimo da imate pokazivač, int *ptr, koja pokazuje na cjelobrojnu varijablu, a ta varijabla ima vrijednost 10. Za pristup vrijednosti putem pokazivača koristite zvjezdicu (*) operator:

int x = 10;
int *ptr = &x; // ptr points to the address of x
int value = *ptr; // Dereferencing ptr to get the value

Ovaj primjer koristi ptr varijabla za dohvaćanje vrijednosti na memorijskoj adresi na koju pokazuje. Tako, vrijednost sada ima vrijednost 10, što je sadržaj x.

Aritmetika pokazivača

Aritmetika pokazivača je moćna značajka u C-u, posebno korisna za rad s nizovima i nizovima (koji su nizovi znakova). Omogućuje izvođenje aritmetičkih operacija na pokazivačima za kretanje po memoriji.

Evo primjera koji pokazuje kako ga možete koristiti.

Započnite deklariranjem niza cijelih brojeva:

int numbers[] = {10, 20, 30};

Deklarirajte pokazivač na int i dodijelite mu memorijsku lokaciju niza brojeva:

int *ptr = numbers;

Ovdje ne morate koristiti operator "&" jer su brojevi već, implicitno, tip pokazivača.

Varijabla ptr sada pokazuje na prvi element u nizu:

printf("%d\n", *ptr); // 10

Možete pomaknuti pokazivač na treći element niza tako da ga povećate za 2:

ptr += 2;
printf("%d\n", *ptr); // 30

Pokazivač možete pomaknuti unatrag oduzimanjem od njega:

ptr--;
printf("%d\n", *ptr); ;// 20

Aritmetika pokazivača posebno je korisna za navigaciju nizovima i rad s dinamičkom dodjelom memorije.

Pokazivači i funkcije u C-u

Ako ti razumjeti kako funkcije rade u C programiranju, onda ste na dobrom putu da koristite pokazivače funkcija. Evo nekoliko načina na koje ih možete koristiti.

Funkcijski pokazivači

Možete deklarirati i koristiti pokazivače na funkcije za dinamičku upotrebu funkcija, baš kao i bilo koje druge vrijednosti. Ovo je osobito korisno za povratne pozive i dinamičko izvođenje funkcija.

int (*operation)(int, int); // Declare a function pointer
operation = add; // Pointer to an add function
int result = operation(5, 3); // Call the function through the pointer

Ovaj kod deklarira pokazivač funkcije pod nazivom operacija koji može ukazivati ​​na funkciju koja uzima dva cijela broja i vraća jedan. Dodjeljuje (pokazivač) na dodati funkcija za operacija. Zatim koristi varijablu operacije za neizravni poziv dodaj (5, 3).

Prijenos prema referenci

Pokazivači vam omogućuju prosljeđivanje argumenata referencom na funkcije, omogućujući vam izmjenu izvornih podataka unutar funkcije. Ovo je ključno za funkcije koje trebaju promijeniti vrijednost varijable izvan svog opsega.

voidmodifyValue(int *x){
 *x = 42; // Modifies the value of x in the calling code
}

The modifyValue funkcija mijenja vrijednost bilo kojeg argumenta koji joj pozivni kod daje, postavljajući ga na 42.

Dinamička dodjela memorije

Funkcije mogu vratiti pokazivače na dinamički dodijeljenu memoriju. To je uobičajeno kada trebate stvoriti i vratiti neograničene podatkovne strukture poput nizova ili povezanih popisa. Morat ćete dobro razumiju stack i heap memoriju koristiti ga.

int *createArray(intsize){
int *arr = (int *)malloc(size * sizeof(int));
return arr;
}

Ovaj kod definira funkciju, createArray, koji uzima cijeli broj, veličina, kao ulaz. Unutar funkcije, ona dinamički dodjeljuje memoriju za niz cijelih brojeva navedene veličine pomoću malloc. Nakon inicijalizacije niza, on vraća pokazivač na ovaj novostvoreni niz.

Uobičajena upotreba

Pokazivači su bitni u C-u iz nekoliko razloga, a oni su što razlikovati C od ostalih programskih jezika poput Pythona. Evo nekih uobičajenih upotreba:

• Dinamička dodjela memorije
• Manipulacija nizom
• Prijenos prema referenci
• Strukture podataka
• Upravljanje resursima

Razumijevanje ove uobičajene upotrebe pokazivača može unaprijediti vaše vještine C programiranja. Vježbajte neke od ovih kako biste poboljšali svoje razumijevanje pokazivača.

Vježbajte korištenje pokazivača u C programiranju

Ovladavanje pokazivačima u C programiranju vrijedna je vještina koja vam omogućuje učinkovito upravljanje memorijom, manipuliranje podacima i izvođenje naprednih operacija. Praksa i vještina s pokazivačima uvelike će poboljšati vašu sposobnost stvaranja robusnih i resursno učinkovitih C programa.