Производные типы. Тип указатель: указатели на объекты

Цель лекции: изучить классификацию производных типов, тип указатель и соотношения между именами, адресами и значениями переменных, научиться использовать указатели в программных кодах на языке C++.

В языке С++ разрешено наряду со стандартными использование производных типов, полученных на основе более простых базовых типов. Производные типы можно условно подразделить на две группы:

Непосредственно производные типы. Эти типы являются производными от некоторых существующих типов, реализуя типы указателей, ссылки, функции преобразования типов. В группу непосредственно производных типов входят:

• массивы;
• указатели;
• ссылки;
• перечисления.

Составные производные типы. В группу составных производных типов входят типы, являющиеся производными от различных существующих или ранее объявленных типов:

• классы;
• структуры;
• объединения.

Переименование типов

В некоторых программных кодах бывает удобно вводить новые обозначения имен отдельных используемых типов данных. Задавать новое имя типу можно с помощью ключевого слова typedef.

Синтаксис:

typedef Тип НовоеИмяТипа[Размерность];

Например:

typedef unsigned int UNIT;
typedef char Msg[100];

Такое имя можно затем использовать так же, как и стандартное имя типа:

UNIT a,b,c;//переменные типа unsigned int
Msg str[10];//массив из 10 строк по 100 символов

Рассмотрим тип указатель. Указатели являются специальными объектами в программах на С++. Они предназначены для хранения адресов памяти.

Рассмотрим пример ( рис. 4.1). Когда компилятор обрабатывает оператор определения переменной, например, int a=10;, то в памяти выделяется участок памяти в соответствии с типом переменной и записывается в этот участок указанное значение (размер типа int не менее 2 байтов и зависит от реализации). Все обращения к переменной a компилятор заменит на адрес области памяти, в которой хранится эта переменная. Операция &a является операцией взятия адреса ее операнда.

Рис. 4.1. Адресация в С++

Программист может определить собственные переменные для хранения адресов областей памяти. Такие переменные называются указателями.

Указатель – именованный объект, предназначенный для хранения адреса области памяти (объекта, непоименованной области оперативной памяти либо точки входа в функцию).

Указатель не является самостоятельным типом, он всегда связан с каким-то другим типом. Указатели делятся на две категории:

• указатели на объекты;
• указатели на функции.

Эти категории указателей отличаются друг от друга свойствами и правилами манипулирования. Каждый указатель имеет соответствующий тип.

Указатели на объекты

В общем случае синтаксис определения указателя на объект:

Тип*Описатель;

При определении указателя специфицируется имя указателя-переменной (в дальнейшем указатель) и тип объекта, на который он ссылается.

Тип задает тип объекта, адрес которого будет содержать определяемая переменная и может соответствовать базовому, пустому (свободному, родовому, то есть типу void ), перечислению, структурному типу и типу объединения. Реально указатель на void ни на что не указывает, но обладает способностью указывать на область любого размера после его типизирования каким-либо объектом.

Описатель – это идентификатор, определяющий имя объявляемой переменной типа указатель или конструкция, которая организует непосредственно доступ к памяти. Описателю обязательно должна предшествовать звездочка (*).

Знак '*' является унарной операцией косвенной адресации, его операнд – указатель, а результат – адрес объекта, на который указывает операнд. Адресация является косвенной, так как обращение к области памяти осуществляется не напрямую по адресу (например, 1А2В), а через объект, которому в памяти соответствует определенный участок. Объем памяти, который выделяется для хранения данных, определяется типом данных и моделью памяти. Для приведенной на рисунке 2 модели памяти адресом переменной типа float с именем summa является 0012FF48, адресом переменной типа int с именем date является 0012FF54, адресом переменной типа char с именем ch является 0012FF63.

Рис. 4.2. Адресация типов в С++

Примеры определения указателей:

int *P;
  /*указатель Р может содержать адрес объекта типа int*/
float *s;
  /*указатель s может содержать адрес объекта типа float*/

Синтаксис объявления указателя на объект базового типа:

Тип*ИмяУказателя;

где ИмяУказателя – идентификатор.

Например,

char *s; //переменная s – указатель на объект типа char
double *x; /*переменная х – указатель на объект типа 
             double, вещественного числа с плавающей 
             точкой удвоенной точности*/
int *k, *ff; //k, ff – указатели на объекты целого типа
int *p, y; /*р – указатель на объект типа int, 
y – целочисленная переменная и не является
    указателем*/
int x, *p; /*х – целочисленная переменная и не является
                 указателем,
р – указатель на объект типа int*/

Указатель может быть константой или переменной, а также указывать на константу или переменную.

Например:

int i;//целая переменная 
const int ci=1; //целая константа

int *pi; //указатель на целую переменную
const int *pci; //указатель на целую константу

int *const cpi; //указатель-константа на целую переменную
const int *const cpc;
                //указатель-константа на целую константу

При объявлении указателя его можно сразу проинициализировать (задать значение):

int *pi=&i; //указатель на целую переменную
const int *pci=&ci; //указатель на целую константу

int *const cpi=&i; 
            //указатель-константа на целую переменную
const int *const cpc=&ci; 
           //указатель-константа на целую константу

Если модификатор const относится к указателю (т.е. находится между именем указателя и *), то он запрещает изменение значения указателя, а если он находится слева от типа (т.е. слева от *), то он запрещает изменение значения, на которое указывает указатель.