Ukazatele

9.1.2012 14:23 | Přečteno: 1313× | programování v C

Uvedu zde pár svých postřehů týkajících se převážně ukazatelů v jazyce C.

datovy_typ identifikator

datovy_typ identifikator;

Tento zápis znamená definici proměnné, která se jmenuje identifikator. Definicí proměnné se myslí příkaz, který přidělí proměnné určitého typu (zde datovy_typ) její název a paměťový prostor.

Proměnná identifikator je l-hodnota, představuje adresu v paměti (tuto adresu lze zjistit pomocí referenčního operátoru &), na kterou je možné uložit nějaký údaj typu datovy_typ.

Pomocí referenčního operátoru & lze zjistit adresu proměnné, tedy &identifikator vrátí adresu proměnné identifikator.

datovy_typ *pidentifikator

datovy_typ *pidentifikator;

Tento případ je komplikovanější. * před názvem proměnné způsobí, že tento zápis představuje:

• definici ukazatele na datovy_typ nebo
• se klidně může jednat třeba o deklaraci jednorozměrného dynamického pole. Deklarace nepřiděluje žádnou paměť, přiděluje jenom jméno.

Zde je potřeba si ujasnit různé zápisy:

• &pidentifikator adresa v paměti, na které leží sám ukazatel (adresa ukazatele).
• pidentifikator adresa v paměti, která je obsahem ukazatele (obsah ukazatele)
• *pidentifikator Zde operátor * představuje dereferenční operátor, tzn. pomocí něho můžeme pracovat s hodnotou, která je uložena na adrese dané obsahem ukazatele.
• *(pidentifikator + x) přístup na adresu o x údajů (závisí na datovém typu) dál, * představuje opět dereferenční operátor. Použitelné k procházení jak statických, tak dynamických polí. Důležité je, že procházet statické i dynamické pole lze i pomocí indexu v hranatých závorkách.
• pidentifikator++ zde se jedná o posun (obsahem ukazatele bude o jeden údaj vyšší adresa) o jeden údaj dopředu.

Ukazatele a pole

Jak se statickými, tak s dynamickými poli lze pracovat jak pomocí indexu v hranatých závorkách, tak pomocí aritmetiky ukazatelů.

Ukázka:

int cela_cisla[5]; /* definice statického pole o 5ti celých číslech */
int *ukaz_na_int; /* definice ukazatele na celé číslo a deklarace dynamického pole celých čísel */

ukaz_na_int = cela_cisla; /* ukazatel ukaz_na_int nyní bude ukazovat prvek s indexem 0 pole cela_cisla */
ukaz_na_int = &cela_cisla[0]; /* ekvivalentní předchozímu zápisu */

cela_cisla[3] = 56;
*(ukaz_na_int + 3) = 56;
ukaz_na_int[3] = 56; /* ekvivaletní zápisy */

datovy_typ **ppukaz

Začněmě následujícím kódem:

int stat_pole[5]; /* definice statického pole o 5ti prvcích (bázovým typem je int) */
int druhe_stat_pole[7]; /* též statické pole (jeho definice) */
int *pukaz = stat_pole; /* pukaz přiřadíme hodnotu stat_pole (tedy adresu prvku s indexem 0 stat_pole) */
int **ppukaz = &pukaz; /* obsahem ppukaz bude adresa v paměti, na které leží pukaz */

druhe_stat_pole[0] = 58;
stat_pole[0] = 33;

Takovýto stav paměti by mohl být:

	stat_pole	pukaz	ppukaz	druhe_stat_pole
adresa, kde leží	1000	5000	7000	2000
obsah	33 (číslo)	1000 (adresa)	5000 (adresa)	58 (číslo)

Z tabulky je zřejmé, že můžeme provést toto přiřazení:

*ppukaz = druhe_stat_pole;

A stav paměti po této změně:

	stat_pole	pukaz	ppukaz	druhe_stat_pole
adresa, kde leží	1000	5000	7000	2000
obsah	33 (číslo)	2000 (adresa)	5000 (adresa)	58 (číslo)

Z tohoto příkladu vyplývá důležitý poznatek: int **ppukaz můžeme chápat jak deklaraci dvojrozměrného dynamického pole. Více viz můj předchozí zápisek tady na abclinuxu.cz

       

Komentáře

[rastos]

Hmph. Možno preto, že s C robím už roky, mi siahodlhé debaty o pointroch v tomto aj nedávnom blogu pripadajú divné. Pointre nie sú žiaden divotvor.

datovy_typ *pidentifikator;

Tento případ je komplikovanější. * před názvem proměnné způsobí, že tento zápis představuje:

...

Deklarace nepřiděluje žádnou paměť, přiděluje jenom jméno.

Nesúhlasím. Rovnako ako predtým, aj tento zápis znamená pridelenie pamäťového priestoru - pre hodnotu pointra, teda adresu. Na 32-bitovom počítači 4 bajty.

[kralyk z abclinuxu]

+1, proměnná deklarovaná jako

datovy_typ *pidentifikator;

je prostě pointer nic víc, nic míň. To o "jednorozměrném dynamickém poli" mi přijde zjednodušující, ono tam může klidně být jakékoli N-rozměrné pole, nebo všelijaké jiné struktury, funkce, prostě prakticky cokoli. Zkrátka to je ukazatel na úsek paměti. Jak se ten úsek zorganizuje už je v podstatě na programátorovi.

Autorovi doporučují zvýšit úroveň abstrakce

[Begleiter]

Díky za upřesnění.

[random]

Vzhledem k tomu, že se zjevně jedná o blog pro začátečníky, dodám jeden špek, na který stojí zato si v C dávat pozor: Na pozici hvězdičky nezáleží.

int *a;
int * a;
int* a;

jsou všechny ekvivalentní. Ale

int* a, b;

deklaruje a jako intptr a b jako int. Očividné? Někdy ne.

[JS]

Proto zasadne pouzivam prvni zapis, i kdyz ten treti mi prijde radove intuitivnejsi.

[Radek Hladik]

Tohle je řekl bych věčné téma na flame. Ale já si myslím, že je to spíš o zvyku a o pocitu. Já například upřednostňuju int* a, protože a je typu pointer na int, nikoliv něco jako a-pointer je int. Ostatně, když mám nadefinovaný typ pněco jako pointer na něco, tak taky ho nedeklaruju jako něco *x; ale jako pněco x;

Ovšem já mám divné zvyky, například všechny proměnné v C deklaruju samostatně a na začátku funkce.

[JS]

Mozna to ultimatne to vede na dilema, zda ma syntax programovaciho jazyka vyjadrovat prostredky nebo umysl. Tedy konkretne v tomto pripade jestli chceme zduraznit puvodni typ, a povazovat pointer za prostredek, jak k nemu pristupovat (prvni zpusob), nebo chceme zduraznit nas umysl mit ukazatel (druhy zpusob). Tato diskuse souvisi s predchozi diskusi o operatoru typedef nad pointery.

Z hlediska navrhu programovacich jazyku je tohle velka otazka. Umoznit vyjadreni umyslu za cenu redundance ve vyjadreni? Ja myslim, ze pekne tohle dilema resi metaprogramovani - jadro jazyka definuje prostredky, kdezto metajazyk (makra) definuji redundantni nastroje vyjadrujici konkretni typ umyslu.

[:::]

protože a je typu pointer na int, nikoliv něco jako a-pointer je int

ne "a-pointer je int", ale "dereference a je int". Prijde me ze lidi co uprednostnujou "int* a" naprosto nechapou jak fungujou deklarace promennych v C/C++. Mohl bys me treba rict jakyho typu je promenna a v tomhle pripade?

int *(*(*a[10])(int, int))(int);

a pokud mozno to zkus bez google, pritele na telefonu, ... i kdyz to asi tezko zkontroluju

[dad]

pred googlem se muselo na tohle napr. kouknout do knizky od Jacka Pudruma 'C Programmer's Library', kde vysvetluje, jak se pomoci pravo-leveho pravidla da rozlustit takova deklarace. Ale k tomu by musel autor blogpostu trochu vic nastinit, jake atributy jsou koncove a jake predbezne. Tedy nejdrive je treba najit jmeno te promene ... a. Pak se kouknout doprava od ni ... aha - predbezny atribut ... array . Ted doleva od promene .. aha zase predbezny atribut ..pointer ..

Mne je to prilis. Jestli to nekdo popise budu jen rad.

[kralyk z abclinuxu]

Suprovej je na tohle geordi, umí z definice typu vygenerovat srozumitelný slovní popis a obráceně.

Dá se to vyzkoušet např. na ##c++@freenode.

[xxxxxxxxxxxxxxxx]

No, v C jsem zatim zacatecnik, ale pokusim se to rici.

Pole 10 ukazatelu ukazujici na funkci prijimajici dva argumenty typu int, vracejici ukazatel na funkci prijimajici jeden argument typu int vracejici ukazatel na int.

Uff. Zeptam se zdejsich geeku na Ccko, mam to spravne ? (jsem student prvniho rocniku SS, jazyk C se ucim teprve 4 mesice)...

[:::]

spravne

[xxxxxxxxxxxxxxxx]

Wow, tak to jsem fakt rad... diky!

[Radek Hladik]

Upřímně řečeno, nemám sílu se tím prokousávat. Až to bude k něčemu reálně použitelné, tak doufám, že programátor, který to stvoří, bude umět používat komentáře.

Jinými slovy, z hlavy to narychlo nevidím a abych si tu čmáral, co k čemu patří a jaký operátor má jakou prioritu, to se mi zrovna nechce a asi bych to ani neudělal správně, protože nenosím v hlavě referenční příručku. Ale osobně si myslím, že věci se mají vyjadřovat co nejjednodušeji, leckdy i za cenu delšího zápisu. Osobně nemám rád takové ty onelinery, které člověk studuje 10 minut, zatímco kdyby to bylo rozepsané na 5 řádků, tak je to vidět na první pohled. Resp. mám úctu k lidem, co to vymyslí a ono to funguje, ale v programech se s tím bez komentáře setkávat nechci.

[:::]

ono na tom neni nic slozityho, jenom je potreba si uvedomit ze v C to funguje naopak nez treba v jave. tzn. promenne se nedeklaruji jako:

type_expression name;

ale jako:

type expression;

s tim ze kdyz potom nekde v kodu pouziju expression tak vysledek bude typu type

takze:

int **a;

rika, ze kdyz nekde v kodu pouziju **a tak dostanu int. To samy

int *(*a)[5];

rika ze kdyz v kodu pouziju *(*a)[5] tak dostanu int. To znamena, vezmu a, dereferencuju, provedu indexaci a znova dereferencuju a mam int.

atd.

A nejaky slozity tabulky priorit neni potreba si pamatovat. Staci si zapamatovat jenom ze postfixovy operatory maji prednost pred prefixovimi.

btw. v pripade poli a funkci bys ten vyraz nemel kopirovat uplne doslovne, ale zadat spravny index a parametry. Treba v predchozim pripade index 5 je mimo meze pole.

[Petr Bravenec]

Ono je na C veselé, že takové věci praktické a reálně použitelné být mohou.

Před dávnými a dávnými časy jsem si zvyknul programovat v C++, jenže potom jsem si našel práci, kde jsem programoval v C. Protože objektů jsem se vzdát samozřejmě nechtěl, nahrazoval jsem si třídy strukturami a virtuální metody různými callbacky. Předávání ukazatelů na různé funkce se pak podobalo právě uvedenému kusu kódu.

Ale použil jsem to naposledy před lety, dneska jsem na ten výraz čučel jak rusák na švédský mikrobus.

[Radek Hladik]

Já vím, že takové věci mohou být ve specifických případech praktické a použitelné. Jenže jak jsem říkal, v takovém případě se dají zapsat i přehledněji (v tomto případě typicky rozepsat na více typů) a samozřejmě okomentovat. Bohatě stačí jedna věta, ale jde o to, aby se při vývoji neřešilo víc, jak to zapsat co "nejhustěji", než co to má přesně dělat. Ono když tohle rozepíšete na víc typů, přidáte i přidanou hodnotu tím, že je musíte pojmenovat, což slušný programátor udělá alespoň trochu tak, aby to vypovídalo o tom, co ten typ asi obshauje a znamená.

[dad]

...všechny proměnné v C deklaruju samostatně a na začátku funkce. ...

pote co jsem jednou 1/2 dne hledal takovou chybu to delam take tak. At uz je hvezdicka kde chce.

[Begleiter]

se zjevně jedná o blog pro začátečníky

Ano. A díky za doplnění.

[Grunt]

Proč?

[deda.jabko]

jenom dodam, ze k dobremu pochopeni, proc je to s pointry tak, jak je. napr. proc existuje dualita ukazatel/pole, je dobre podivat se na to z pohledu assembleru. ale nevim, jestli je dobre tu s tim zacinat. ;-]

[podlesh]

+1

ale nevim, jestli je dobre tu s tim zacinat

Mluvíme o C, tak to assembler není zrovna daleko.

[xxxxxxxxxxxxxxxx]

Ja si myslim, ze je to paradni napad, diky jazyku C jsem pochopil stavbu/funkce poli a adres, ted, kdyz se pomalu zacinam ucit asm mi to nedela takove problemy.