Инициализация указателей

Указатели чаще всего используются при работе с динамической памятью, называемой некоторыми эстетами кучей (перевод с английского языка слова heap). Это свободная память, в которой можно во время выполнения программы выделять место в соответствии с потребностями. Доступ к выделенным участкам динамической памяти, называемым динамическими переменными, производится только через указатели. Время жизни динамических переменных – от точки создания до конца программы или до явного освобождения памяти. В С++ используется два способа работы с динамической памятью. Первый использует семейство функций malloc и достался в наследство от С, второй использует операции new и delete.

При определении указателя надо стремится выполнить его инициализацию, то есть присвоение начального значения. Непреднамеренное использование неинициализированных указателей – распространённый источник ошибок в программах. Инициализатор записывается после имени указателя либо в круглых скобках, либо после знака равенства.

Существуют следующие способы инициализации указателя:

1. Присваивание указателю адреса существующего объекта:

· с помощью операции получения адреса:

int a=5; //целая переменная

int * p=&a; //в указатель записывается адрес а

int * p (&a); //то же самое другим способом

· с помощью значения другого инициализированного указателя:

int * r=p;

· с помощью именами массива или функции, которые трактуются как адрес:

int b[10]; //массив

int * t=b; //присваивание адреса начала массива

…

void f(int5 a){/*…*/} //определение функции

void (*pf)(int); //указатель на функцию

pf=f; //присваивание адреса функции

2. Присваивание указателю адреса области памяти в явном виде:

Char * vp=(char )0хВ8000000;

Здесь 0хВ000000 – шестнадцатеричная константа, (char *) – операция приведения типа: константа преобразуется к типу «указатель на char».

3. Присваивание пустого значения:

int * suxx=NULL;

int * rulez=0;

В первой строке используется константа NULL, определённая в некоторых заголовочных файлах С как указатель, равный нулю. Рекомендуется использовать просто 0, так как это значение типа int будет правильно преобразовано стандартными способами в соответствии с контекстом. Поскольку гарантируется, что объектов с нулевым адресом нет, пустой указатель можно использовать для проверки, ссылается указатель на конкретный объект или нет.

4. Выделение участка динамической памяти и присваивание её адреса указателю:

· с помощью операции new:

int * n=new int; //1

int * m=new int (10); //2

int * q=new int [10]; //3

· c помощью функции malloc:

int * u=(int *)malloc(sizeof(int)); //4

В операторе 1 операция new выполняет выделение достаточного для размещения величины типа int участка динамической памяти и записывает адрес начала этого участка в переменную n. Память под саму переменную n (размера, достаточного для размещения указателя) выделяется на этапе компиляции.

В операторе 2, кроме описанных выше действий, производится инициализация выделенной динамической памяти значением 10.

В операторе 3 операция new выполняет выделение памяти под 10 величин типа int (массива из 10 элементов) и записывает адрес начала этого участка в переменную q, которая может трактоваться как имя массива. Через имя можно обращаться к любому элементу массива.

Если память выделить не удалось, по стандарту должно порождаться исключение bad_alloc. Старые версии компиляторов могут возвращать 0.

В операторе 4 делается то же самое, что и в операторе 1, но с помощью функции выделения памяти malloc, унаследованной из библиотеки С. В функцию передаётся один параметр – количество выделяемой памяти в байтах. Конструкция (int) используется для приведения типа указателя, возвращаемого функцией, к требуемому типу. Если память выделить не удалось, функция возвращает 0.

Операцию new использовать предпочтительнее, чем функцию malloc, особенно при работе с объектами.

Освобождение памяти, выделенной с помощью операции new, должно выполняться с помощью delete, а памяти, выделенной функцией malloc – посредством функции free. При этом переменная-указатель сохраняется и может инициализироваться повторно. Приведённые выше динамические переменные уничтожаются следующим образом:

delete n; delete m; delete [] q; free (u);

Если память выделялась с помощью new [], для освобождения памяти необходимо применять delete []. Размерность массива при этом не указывается. Если квадратных скобок нет, то никакого сообщения об ошибке не выдаётся, но помечен как свободный будет только первый элемент массива, а остальные окажутся недоступны для дальнейших операций. Такие ячейки памяти называются мусором.

Внимание!

Если переменная-указатель выходит за области своего действия, отведённая под неё память освобождается. Следовательно, динамическая переменная, на которую ссылался указатель, становится недоступной. При этом память из-под самой динамической переменной не освобождается. Другой случай появления «мусора» - когда инициализированному указателю присваивается значение другого указателя. При этом старое значение бесследно теряется.

С помощью комбинаций звёздочек, круглых и квадратных скобок можно описывать составные типы и указатели на составные типы, например, в операторе

int *(*p[10])();

объявляется массив из 10 указателей на функции без параметров, возвращающих указатели на int.

По умолчанию квадратные и круглые скобки имеют одинаковый приоритет, больший, чем звёздочка, и рассматриваются слева на право. Для изменения порядка рассмотрения используются круглые скобки.

При интерпретации сложных описаний необходимо придерживаться правила «изнутри наружу»:

1. если справа от имени имеются квадратные скобки, это массив, если скобки круглые – это функция;

2. если слева есть звёздочка, это указатель на проинтерпретированную ранее конструкцию;

3. если справа встречается закрывающая скобка, необходимо применить приведённые выше правила внутри скобок, а затем переходить наружу;

4. в последнюю очередь интерпретируется спецификатор типа.

Для приведённого выше описания порядок интерпретации указан цифрами:

int *(*p[10]) ();

5 4 2 1 3 //порядок интерпретации описания

Раздел 5. Строки.