17. Взаємозв’язок імен масивів та вказівників в мові програмування Сі. Операції над вказівниками. Приклади для одно- та двомірних масивів.
Масив складається з кількох елементів одного і того ж типу. Можна вибирати будь-який елемент масиву. Для цього необхідно задати індекс, який вказує відносну позицію елемента. число елементів масиву задається при його оголошенні і надалі не змінюється. Якщо масив оголошений, до будь-якого його елементу можна звернутися наступним чином: вказати ім'я масиву та індекс його елементу в квадратних дужках.
Масиви оголошуються так само, як і змінні. Наприклад:
1. int a[100] - масив а з 100 елементів цілого типу: а[0], a[1], ..., a[99] (індексація починається з нуля).
2. float c[10][20] - двовимірний масив дійсного типу. Двовимірний масив представляється як одновимірний, елементи якого є теж масивами. У перших квадратних дужках вказується кількість рядків у масиві, по-друге - кількість стовпців.
Вказівник - тип даних в комп'ютерних мовах програмування. Значення вказівника посилається на інше значення, що записане будь-де в пам'яті комп'ютера (фактично це адреса).
Вказівник описується наступним чином. Спочатку вказується тип покажчика (це певний тип мови Сі). В даному випадку він визначає тип об'єкта, на який вказує покажчик. Слідом за цим через пробіл ставиться зірочка - *. Вона означає, що наступна за нею змінна є покажчиком. Виходить досить проста формула: тип * <проста змінна>
Наприклад: char *ch;
int *temp, i, *j, *k;
float *pf, fon;
Тут вказівники: ch, temp, j, k pf.
Розглянемо команди з вказівниками.
Команда pf = & x означає "взяти адресу числа, що знаходиться в x і записати його в pf.
Команда y = *pf дозволяє записати значення, розташоване за вказаною в pf адресою, в y.
Командою * pf + + відбувається зміна адреси. Виконується команда + + збільшення на 1.
Над вказівниками можна виконувати операції з цілочисельними аргументами. До вказівників можна застосовувати операцію привласнення або використовувати покажчики в арифметичних діях: y = * pf або y = 1 + * pf * y. Дії над вказівниками завжди виконуються в одиницях типу, на який вказує вказівник.
Операція |
Зміст |
ptr1 = = ptr2 |
Порівняння на рівність |
ptr1 ! = ptr2 |
Порівняння на нерівність |
ptr1 < ptr2 |
Порівняння на менше |
ptr1 < = ptr2 |
Порівняння на не більше |
ptr1 > ptr2 |
Порівняння на більше |
ptr1 > = ptr2 |
Порівняння на не менше |
ptr1 - ptr2 |
Кількість елементів певного типу між вказівниками |
ptr1 + ptr2 |
Обчислення вказівника від ptr1 на відповідну кількість елементів в сторону зменшення адреса |
Вказівники та двовимірні масиви.
Припустимо, що у нас є опис: int z[4][2];
int pz;
Тоді pz = z вказує на нульовий стовпець нульової рядка, тобто pz = & z[0][0];
Розглянемо варіанти звернення до елемента arr[1][2]: arr[1][2], *(arr[1]+2), *(*(arr+1)+2), (*(arr+1))[2].
В Сi існує тісний зв'язок між вказівниками і масивами. Будь-який доступ до елемента масиву, здійснюваний операцією індексування, може бути виконаний за допомогою покажчика.
Розглянемо int a[10]. Запис a[i] посилається до i-того елементу. Якщо ра є вказівник (визначений як int * pa;),
то в результаті присвоювання
pa = & a[0];
pa буде вказувати на нульовий елемент масиву а (ра буде містити адресу елемента a[0])
Тепер присвоювання x =*pa; буде копіювати вміст а[0] в х.
Якщо ра вказує на деякий елемент масиву, то ра +1 вказує на наступний елемент. Таким чином, якщо ра вказує на a[0], то (ра +1) є вміст a[1] , ра +1 - адреса a[1], * (ра + i) - вміст a[i].
Оскільки ім'я масиву є адресою його початкового елемента, то присвоювання pa = & a[0]; можна також записати в наступному вигляді: pa = a;
Оскільки ра - вказівник, то у виразах його можна використовувати з індексом, тобто запис pa[i] еквівалентний запису *(pa + i). Елемент масиву однаково дозволяється зображати і у вигляді вказівника зі зміщенням, і у вигляді імені масиву з індексом.
Між ім'ям масиву і вказівником, виступаючим в ролі імені масиву, існує одна відмінність. Вказівник - це змінна, тому можна написати pa = a або pa + +. Але ім'я масиву не є змінною, і запис типу a = pa не допускається.
Приклад 1.
Результати роботи:
Пояснимо використання команд
Команда pf = & x означає "взяти адресу числа, що знаходиться в x і записати його в pf.
Наступна команда y = * pf дозволяє записати значення, розташоване за вказаною в pf адресою, в y. Тому в першому рядку результатів зазначеної програми: x = 10.100000 y = 10.100000.
Далі в команді * pf + + відбувається зміна адреси.
Наступна команда y = * pf дозволяє записати значення, розташоване за адресою, вказаною в pf. Ця адреса щойно була збільшена на 1 у попередній команді. Тому у другому рядку результатів програми в y знаходиться вже інше число, а саме нуль.
Наступна команда y = 1 + *pf *y додає до одиниці добуток адреси з pf на вміст y. Як показано в попередньому поясненні, до цього часу в y знаходиться число нуль. Тому в третьому рядку роботи програми маємо саме такі результати.
Приклад 2. Вивести значення масиву звичайним способом і з використанням покажчиків.
# Include <stdio.h>
int a[6] = {10,20,30,40,50,60}; / Оголошення і ініціалізація масиву /
main ()
{
int i, * p;
for ( i = 0; i <6; i + + )
printf ( "% d", a [i] ); / вивід масиву звичайним способом /
for (p = & a [0]; p <= & a [5]; p + +)
printf ("% d", * p) / вивід масиву з використанням покажчика /
for (p = & a [0], i = 0; i <6; i + +)
printf ("% d", p [i]); / ще один варіант з використанням покажчика /
}
Приклад 3. Задано матриця а. Вивести на екран елементи головної діагоналі, першого рядка і значень перших елементів кожного рядка матриці, застосувавши для цього покажчики.
# Include <stdio.h>
int a[3][3] = {{10,20,30}, {40,50,60}, {70,80,90}}; /Оголошення і ініціалізація двовимірного масиву /
int *pa[3] = {a[0], a[1], a[2]}; / Оголошення і ініціалізація покажчика ра на рядки масиву а і присвоєння початкових значень: pa[0] = a[0]; pa[1] = a[1]; pa[2] = a[2] /
int p = a[0]; / оголошення покажчика на нульовий елемент нульової рядка масиву а /
main ()
{Int i;
for (i = 0; i <9; i + = 4)
printf ("% d", * (p + i)); / вивід на екран елементів головної діагоналі /
for (i = 0; i <3; i + +)
printf ("% d", * p [i]); / вивід на екран елементів першого рядка /
for (i = 0; i <3; i + +)
printf ("% d", pa [i]); / вивід на екран перших елементів кожного рядка матриці/
}
Зробимо деякі пояснення для першого оператора циклу. Уявімо матрицю у вигляді одновимірного масиву, записаного по рядках: a[0][0], a[0][1], a[0][2], a[1][0], a[1][1], a[1][2], a[2][0], a[2][1], a[2][2].