Deo zbornika Uvod u programiranje kroz C
Pokazivači i adrese
Memorija računara organizovana je u niz uzastopnih bajtova. Uzastopni bajtovi mogu se tretirati kao jedinstven podatak. Na primer, dva (ili četiri, u zavisnosti od sistema) uzastopna bajta mogu se tretirati kao jedinstven podatak celobrojnog tipa.
Pokazivači predstavljaju tip podataka u C-u takav da su vrednosti ovog tipa memorijske adrese. U zavisnosti od sistema, adrese obično zauzimaju četiri (ranije dva, a novije vreme i osam) bajta. Pokazivačke promenljive su promenljive koje sadrže memorijske adrese. Iako su pokazivačke vrednosti (adrese) u suštini celi brojevi, pokazivački tipovi se striktno razlikuju od celobrojnih.
Takođe, jezik C razlikuje više pokazivačkih tipova i tip pokazivača se određuje na osnovu tipa podataka na koji pokazuje. Ovo znači da pokazivači implicitno čuvaju informaciju o tipu onoga na šta ukazuju, sa izuzetkom pokazivača tipa void koji nema informaciju o tipu podataka na koji ukazuje.
Tip pokazivača
Tip pokazivača koji ukazuje na podatak tipa int zapisuje se int *. Slično važi i za druge tipove. Prilikom deklaracije, nije bitno da li postoji razmak između zvezdice i tipa ili zvezdice i identifikatora. Kako god da je napisano, zvezdica se vezuje uz identifikator, što je čest izvor grešaka.
int *p1;
int* p2;
int* p3, p4;
Dakle, u ovom primeru, p1, p2 i p3 su pokazivači koji ukazuju na int dok je p4 običan int (zvezdica se vezala za prethodni identifikator).
Operator referenciranja &
Kako bi pokazivačka promenljiva sadržala adresu nekog smislenog podatka, potrebno je programeru dati mogućnost određivanja adresa objekata.
Operator referenciranja & (koji zovemo i „adresni operator”) vraća adresu svog operanda. On može biti primenjen samo na promenljive i elemente, a ne i na izraze ili konstante.
Na primer, ukoliko je naredni kod deo neke funkcije
int a = 10, *p;
p = &a;
onda se prilikom izvršavanja te funkcije, za promenljive a i p rezerviše prostor u njenom stek okviru. U prostor za a se upisuje vrednost 10, a u prostor za p adresa promenljive a. Za promenljivu p tada kažemo da „pokazuje“ na a.
Operator dereferenciranja *
Operator dereferenciranja se primenjuje na pokazivačku promenljivu, i vraća sadržaj lokacije na koju ta promenljiva pokazuje, vodeći računa o tipu. Simbol * koristi i za označavanje pokazivačkih tipova i za operator dereferenciranja i poželjno je jasno razlikovanje ove njegove dve različite uloge.
Derefencirani pokazivač može biti l-vrednost i u tom slučaju izmene dereferenciranog pokazivača utiču neposredno na prostor na koji se ukazuje. Ukoliko pokazivač ukazuje na neku promenljivu, posredno se menja i njen sadržaj. Na primer, nakon dodela
int a = 10, *p;
p = &a;
*p = 5;
promenljiva p ukazuje na a, a u lokaciju na koju ukazuje p je upisana vrednost 5. Time je i vrednost promenljive a postala 5.
Pokazivački vs. celobrojni tip
Još jednom naglasimo da pokazivački i celobrojni tipovi različiti. Tako je, na primer, ako je data deklaracija
int *pa, a;
naredni kod neispravan
pa = a;
Takođe, neispravno je i a = pa; kao i pa = 1234.
Moguće je koristiti eksplicitne konverzije (na primer a = (int) pa; ili pa = (int*)a;), ali ovo treba oprezno koristiti.
Jedini izuzetak je 0 koja se može tumačiti i kao ceo broj i kao pokazivač. Tako je moguće dodeliti nulu pokazivačkoj promenljivoj i porediti pokazivač sa nulom. Simbolička konstanta NULL se često koristi umesto nule, kao jasniji indikator da je u pitanju specijalna pokazivačka vrednost. NULL je definisana u zaglavlju <stdio.h> i ubuduće ćemo uvek koristiti NULL kao vrednost za pokazivač koji ne pokazuje ni na šta smisleno. Pokazivač koji ima vrednost NULL nije moguće dereferencirati. Pokušaj dereferenciranja dovodi do greške tokom izvršavanja programa (najčešće “segmentation fault”).
Generički pokazivački tip (void*)
U nekim slučajevima, poželjno je imati mogućnost “opšteg” pokazivača, tj. pokazivača koji može da ukazuje na promenljive različitih tipova. Za to se koristi tip void*. Izraze ovog tipa je moguće eksplicitno konvertovati u bilo koji konkretni pokazivački tip (čak se u C-u, za razliku od C++-a, vrši i implicitna konverzija prilikom dodele).
Međutim, naravno, nije moguće vršiti dereferenciranje pokazivača tipa void* jer nije moguće odrediti tip takvog izraza kao ni broj bajtova u memoriji koji predstavljaju njegovu vrednost.
Primeri
Rad sa pokazivačima
Primer koji ilustruje rad sa pokazivačima
#include <stdio.h>
main()
{
int x = 3;
int* px; /* Promenljiva tipa pokazivac na int (int*) */
printf("Adresa x je: %p\n", &x);
printf("Vrednost x je: %d\n", x);
px = &x; /* Pamtimo adresu promenjive x u promenljivoj px */
printf("Vrednost px je: %p\n", px);
printf("Vrednost *px (promenljive na koju ukazuje px) je: %d\n", *px);
*px = 6; /* Menjamo vrednost promenljive na koju ukazuje px */
printf("Nova vrednost *px je: %d\n", *px);
printf("Nova vrednost x je: %d\n", x); /* Posredno je promenjena vrednost x */
}
Prenos argumenata preko pokazivača
Primer ilustruje prenos argumenata preko pokazivača – funkcija koja vrši trampu vrednosti dva broja.
#include <stdio.h>
/* menja lokalne kopije promenljivih */
void swap_po_vrednosti(int x, int y)
{
int tmp;
printf("swap_po_vrednosti: menja vrednosti promenljivim na adresama: \n");
printf("x: %p\n", &x);
printf("y: %p\n\n", &y);
tmp = x;
x = y;
y = tmp;
}
/* menja izvorne promenljive preko pokazivača */
void swap_po_referenci(int* px, int* py)
{
int tmp;
printf("swap_po_referenci: menja vrednosti promenljivim na adresama: \n");
printf("px: %p\n", px);
printf("py: %p\n\n", py);
tmp = *px;
*px = *py;
*py = tmp;
}
main()
{
int x = 3, y = 5;
printf("Adresa x je %p\n", &x);
printf("Vrednost x je %d\n", x);
printf("Adresa y je %p\n", &y);
printf("Vrednost y je %d\n\n", y);
/* Pokusavamo zamenu varijabli po vrednosti */
swap_po_vrednosti(x, y);
printf("Posle swap_po_vrednosti:\n");
printf("Vrednost x je %d\n", x);
printf("Vrednost y je %d\n\n", y);
/* Vrsimo zamenu po referenci. Prosledjujemo adrese promenljivih, ne njihove vrednosti */
swap_po_referenci(&x, &y);
printf("Posle swap_po_referenci:\n");
printf("Vrednost x je %d\n", x);
printf("Vrednost y je %d\n\n", y);
}