Principy adresování a práce s pointery v jazyce C

• Adresování a práce s pointery (ukazateli) jsou klíčové aspekty programování v jazyce C.
• Pointery umožňují přímý přístup a manipulaci s paměťovými adresami, což zvyšuje výkon a flexibilitu programů.

Pointery a jejich deklarace

• Pointer je proměnná, která obsahuje adresu jiné proměnné.
• definice: type *pointer;

int *ptr;  // Pointer na integer
char *cptr;  // Pointer na char

Adresování a operátor adresy

• Operátor & se používá k získání adresy proměnné.
• Každá proměnná nebo objekt v paměti má svou adresu, což je číselná hodnota, která určuje umístění v paměti.

int a = 10;
int *ptr = &a;  // ptr nyní obsahuje adresu proměnné a

Dereferencování pointeru

• Operátor * se používá k přístupu k hodnotě, na kterou pointer ukazuje.

int a = 10;
int *ptr = &a;
int b = *ptr;  // b nyní obsahuje hodnotu 10

Aritmetika pointerů

• Pointery podporují aritmetiku, což umožňuje posun ukazatele na další prvky pole.
• Since the variable “y” stores 1000 (the address of “x”), we expect it to become 1001 because of the ”++” operator, but it increments by 4, which is the size of “int” variable.

int x = 10; // created at address 1000 
 
// "y" is created at address 2000 
// it holds 1000 (address of "x") 
int *y = &x ; 
y++; // y becomes 1004

• U pole díky tomu můžeme hned vidět následující prvek:

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;  // ptr ukazuje na začátek pole
ptr++;  // ptr nyní ukazuje na druhý prvek pole
int val = *ptr;  // val nyní obsahuje hodnotu 2

Pointery na pointery

• Pointer může také ukazovat na jiný pointer, což umožňuje vytváření složitých datových struktur, jako jsou dynamicky alokované víceúrovňové pole nebo seznamy.

int a = 10;
int *ptr = &a;
int **pptr = &ptr;  // Pointer na pointer
int val = **pptr;  // val nyní obsahuje hodnotu 10

Pointery a dynamická alokace paměti

• Pointery se často používají pro práci s dynamicky alokovanou pamětí pomocí funkcí jako malloc(), calloc(), realloc() a free().

int *ptr = (int *)malloc(5 * sizeof(int));  // Alokace pole o 5 prvcích
if (ptr == NULL) {
    // Zpracování chyby při alokaci
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    ptr[i] = i * 2;  // Inicializace pole
}
free(ptr);  // Uvolnění paměti
ptr = NULL;  // Prevence dereferencování neplatného pointeru

Pointery a funkce

• Pointery mohou také ukazovat na funkce, což umožňuje dynamické volání funkcí.

void func() {
    printf("Hello, World!\n");
}
void (*fptr)() = &func;  // Pointer na funkci
(*fptr)();  // Volání funkce přes pointer

Vztah mezi polem a ukazatelem

• Pointery a pole jsou úzce spjaty.
• Pole je ve skutečnosti konstantní pointer na první prvek pole.

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;  // ekvivalentní k &arr[0]
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", *(ptr + i));  // Přístup k prvkům pole
}

Bezpečnost práce s pointery

• Bezpečnost práce s pointery je kritická, protože chyby mohou vést k neplatným přístupům do paměti, což může způsobit pád programu nebo bezpečnostní zranitelnosti.
• Zásady bezpečnosti:
  • Nikdy nedereferencujte neplatný nebo NULL pointer.
  • Vyhněte se přístupu mimo hranice pole.
  • Po uvolnění paměti nastavte pointer na NULL.
  • Pravidelně používejte nástroje pro detekci chyb paměti, jako je Valgrind.

Navigace

Předchozí: Principy správy paměti v jazyce C Následující: Typy chyb a jejich hledání v jazyce C Celý okruh: 3. Programovací jazyky a programování