Урок 5: Указатели в C

Указатели — одна из самых мощных и сложных концепций в C. Указатель — это переменная, которая хранит адрес другой переменной в памяти. Они позволяют эффективно работать с памятью и создавать сложные структуры данных.

Основы указателей

Указатель объявляется с помощью символа *, а оператор & возвращает адрес переменной.

        #include <stdio.h>

int main() {
    int number = 42;
    int *ptr;  // Объявление указателя на int

    ptr = &number;  // ptr теперь хранит адрес number

    printf("Значение number: %d\n", number);
    printf("Адрес number: %p\n", &number);
    printf("Значение ptr: %p\n", ptr);
    printf("Значение по адресу ptr: %d\n", *ptr);

    return 0;
}
    

int *ptr — объявление указателя на целое число
&number — оператор взятия адреса
*ptr — оператор разыменования (получение значения по адресу)
%p — спецификатор формата для вывода адреса

Изменение значений через указатели

Указатели позволяют изменять значения переменных через их адреса.

        #include <stdio.h>

int main() {
    int x = 10;
    int *ptr = &x;

    printf("До изменения: x = %d\n", x);

    *ptr = 20;  // Изменяем значение x через указатель

    printf("После изменения: x = %d\n", x);

    return 0;
}
    

*ptr = 20 изменяет значение переменной x
Указатель даёт прямой доступ к памяти переменной

Передача указателей в функции

Указатели позволяют функциям изменять значения переменных из вызывающей функции.

        #include <stdio.h>

void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int x = 5, y = 10;

    printf("До обмена: x = %d, y = %d\n", x, y);
    swap(&x, &y);
    printf("После обмена: x = %d, y = %d\n", x, y);

    return 0;
}
    

Функция swap принимает указатели на int
Вызов swap(&x, &y) передаёт адреса переменных
Функция может изменять оригинальные значения x и y

Указатели и массивы

В C имя массива — это указатель на его первый элемент.

        #include <stdio.h>

int main() {
    int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *ptr = arr;  // Указатель на первый элемент

    // Доступ к элементам через указатель
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("arr[%d] = %d, *(ptr + %d) = %d\n",
               i, arr[i], i, *(ptr + i));
    }

    return 0;
}
    

arr и &arr[0] — одно и то же
*(ptr + i) эквивалентно arr[i]
Арифметика указателей: ptr + 1 указывает на следующий элемент

Динамическое выделение памяти

Функции malloc и free позволяют выделять и освобождать память во время выполнения программы.

        #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int n = 5;
    int *arr = (int*)malloc(n * sizeof(int));

    if (arr == NULL) {
        printf("Ошибка выделения памяти\n");
        return 1;
    }

    // Заполнение массива
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i * 10;
    }

    // Вывод массива
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }

    free(arr);  // Освобождение памяти
    return 0;
}
    

malloc(size) — выделяет блок памяти указанного размера
sizeof(int) — возвращает размер типа в байтах
free(ptr) — освобождает выделенную память
Всегда проверяйте результат malloc на NULL

Нулевой указатель

Нулевой указатель не указывает ни на какой объект.

        #include <stdio.h>

int main() {
    int *ptr = NULL;  // Инициализация нулевым указателем

    if (ptr == NULL) {
        printf("Указатель не инициализирован\n");
    }

    // Использование указателя только после проверки
    int x = 100;
    ptr = &x;

    if (ptr != NULL) {
        printf("Значение: %d\n", *ptr);
    }

    return 0;
}
    

NULL — специальное значение для неинициализированных указателей
Всегда проверяйте указатели перед разыменованием
Обращение к NULL-указателю вызывает ошибку сегментации