Вказівники на вказівники в С++ / Уроки по С++ / aCode

Вказівник на вказівник — це саме те, про що ви подумали: вказівник, який містить адресу іншого вказівника.

Зміст:

Вказівники на вказівники
Масиви вказівників
Двовимірні динамічно виділені масиви
Вказівник на вказівник на вказівник і т.д.
Висновки

Вказівники на вказівники

Звичайний вказівник типу int оголошується з використанням однієї зірочки:

int *ptr; // вказівник типу int, одна зірочка

1	int *ptr; // вказівник типу int, одна зірочка

Вказівник на вказівник типу int оголошується з використанням двох зірочок:

int **ptrptr; // вказівник на вказівник типу int (дві зірочки)

1	int **ptrptr; // вказівник на вказівник типу int (дві зірочки)

Вказівник на вказівник працює як звичайний вказівник: ви можете його розіменувати для отримання значення, на яке він вказує. І, оскільки цим значенням є інший вказівник, для отримання початкового значення вам потрібно буде виконати операцію розіменування ще раз. Їх слід виконувати послідовно:

#include <iostream>

int main()
{
	int value = 7;

	int *ptr = &value;
	std::cout << *ptr << std::endl; // розіменовуємо вказівник, щоб отримати значення типу int

	int **ptrptr = &ptr;
	std::cout << **ptrptr << std::endl;

	return 0;
}

#include <iostream>

int main()

{

int value = 7;

int *ptr = &value;

std::cout << *ptr << std::endl; // розіменовуємо вказівник, щоб отримати значення типу int

int **ptrptr = &ptr;

std::cout << **ptrptr << std::endl;

return 0;

}

Результат виконання програми:

7 7

Зверніть увагу, ви не можете ініціалізувати вказівник на вказівник безпосередньо значенням:

int value = 7;
int **ptrptr = &&value; // заборонено

1 2	int value = 7; int **ptrptr = &&value; // заборонено

Це пов’язано з тим, що оператор адреси (&) вимагає l-value, але &value — це r-value. Однак, вказівнику на вказівник можна вказати значення nullptr:

int **ptrptr = nullptr; // використовуйте 0, якщо не підтримується C++11

1	int **ptrptr = nullptr; // використовуйте 0, якщо не підтримується C++11

Масиви вказівників

Вказівники на вказівники мають кілька застосувань. Найбільш використовуваним є динамічне виділення масиву вказівників:

int **array = new int*[20]; // виділяємо масив із 20 вказівників типу int

1	int *array = new int[20]; // виділяємо масив із 20 вказівників типу int

Це звичайний динамічно виділений масив, за винятком того, що його елементами є вказівники на тип int, а не значення типу int.

Двовимірні динамічно виділені масиви

Іншим поширеним застосуванням вказівників на вказівники є динамічне виділення багатовимірних масивів. На відміну від двовимірного фіксованого масиву, який можна легко оголосити наступним чином:

int array[15][7];

1	int array[15][7];

Динамічне виділення двовимірного масиву трохи відрізняється. У вас може виникнути спокуса написати щось на кшталт такого:

int **array = new int[15][7]; // не працюватиме!

1	int **array = new int[15][7]; // не працюватиме!

Тут ви отримаєте помилку. Є два можливих рішення. Якщо правий індекс є константою типу compile-time, то ви можете зробити наступне:

int (*array)[7] = new int[15][7];

1	int (*array)[7] = new int[15][7];

Дужки тут потрібні для дотримання пріоритету. У C++11 хорошою ідеєю буде використовувати ключове слово auto для автоматичного визначення типу даних:

auto array = new int[15][7]; // набагато простіше!

1	auto array = new int[15][7]; // набагато простіше!

На жаль, це відносно просте рішення не працює, якщо правий індекс не є константою типу compile-time. В такому випадку все трохи ускладнюється. Спочатку ми виділяємо масив вказівників (як у вищенаведеному прикладі), а потім перебираємо кожен елемент масиву вказівників і виділяємо динамічний масив для кожного елементу цього масиву. В підсумку, наш динамічний двовимірний масив — це динамічний одновимірний масив динамічних одновимірних масивів!

int **array = new int*[15]; // виділяємо масив із 15 вказівників типу int — це наші рядки
for (int count = 0; count < 15; ++count)
    array[count] = new int[7]; // а це наші стовпці

int **array = new int*[15]; // виділяємо масив із 15 вказівників типу int — це наші рядки

for (int count = 0; count < 15; ++count)

array[count] = new int[7]; // а це наші стовпці

Доступ до елементів масиву виконується як зазвичай:

array[8][3] = 4; // це те ж саме, що і (array[8])[3] = 4;

1	array[8][3] = 4; // це те ж саме, що і (array[8])[3] = 4;

Цим методом, оскільки кожен стовпець масиву незалежно динамічно виділяється, можна зробити динамічно виділені двовимірні масиви, які не є прямокутними. Наприклад, ми можемо створити масив трикутної форми:

int **array = new int*[15]; // виділяємо масив із 15 вказівників типу int — це наші рядки
for (int count = 0; count < 15; ++count)
    array[count] = new int[count+1]; // а це наші стовпці

int **array = new int*[15]; // виділяємо масив із 15 вказівників типу int — це наші рядки

for (int count = 0; count < 15; ++count)

array[count] = new int[count+1]; // а це наші стовпці

У вищенаведеному прикладі, array[0] — це масив довжиною 1, а array[1] — масив довжиною 2 і т.д.

Для звільнення пам’яті динамічно виділеного двовимірного масиву (який створювався за допомогою цього способу) також потрібен буде цикл:

for (int count = 0; count < 15; ++count)
    delete[] array[count];
delete[] array; // це слід виконувати в кінці

for (int count = 0; count < 15; ++count)

delete[] array[count];

delete[] array; // це слід виконувати в кінці

Зверніть увагу, ми видаляємо масив в порядку, протилежному його створення. Якщо ми видалимо масив перед видаленням елементів масиву, то нам доведеться отримувати доступ до звільненої пам’яті для видалення елементів масиву. А це, в свою чергу, призведе до несподіваних результатів.

Оскільки процес виділення і звільнення двовимірних масивів є трохи заплутаним (можна легко наробити помилок), то часто простіше «сплюснути» двовимірний масив в одновимірний масив:

// Замість наступного:
int **array = new int*[15]; // виділяємо масив із 15 вказівників типу int — це наші рядки
for (int count = 0; count < 15; ++count)
    array[count] = new int[7]; // а це наші стовпці
 
// Робимо наступне: 
int *array = new int[105]; // двовимірний масив 15x7 "сплющений" в одновимірний масив

// Замість наступного:

int **array = new int*[15]; // виділяємо масив із 15 вказівників типу int — це наші рядки

for (int count = 0; count < 15; ++count)

array[count] = new int[7]; // а це наші стовпці

// Робимо наступне:

int *array = new int[105]; // двовимірний масив 15x7 "сплющений" в одновимірний масив

Проста математика використовується для конвертації індексів рядка і стовпця прямокутного двовимірного масиву в один індекс одновимірного масиву:

int getSingleIndex(int row, int col, int numberOfColumnsInArray)
{
     return (row * numberOfColumnsInArray) + col;
}
 
// Присвоюємо array[9,4] значення 3, використовуючи наш "сплющений" масив
array[getSingleIndex(9, 4, 5)] = 3;

int getSingleIndex(int row, int col, int numberOfColumnsInArray)

{

return (row * numberOfColumnsInArray) + col;

}

// Присвоюємо array[9,4] значення 3, використовуючи наш "сплющений" масив

array[getSingleIndex(9, 4, 5)] = 3;

Вказівник на вказівник на вказівник і т.д.

Також можна оголосити вказівник на вказівник на вказівник:

int ***ptrx3;

1	int ***ptrx3;

Вони можуть використовуватися для динамічного виділення тривимірного масиву. Тим не менш, для цього потрібен буде цикл всередині циклу і надзвичайна акуратність і обережність, щоб не наробити помилок. Ви навіть можете оголосити вказівник на вказівник на вказівник на вказівник:

int ****ptrx4;

1	int ****ptrx4;

Або зробити ще більшу вкладеність, якщо захочете. Однак на практиці такі вказівники рідко коли використовуються.

Висновки

Рекомендується застосовувати вказівники на вказівники тільки в крайніх випадках, так як вони складні у використанні і потенційно небезпечні. Досить легко розіменувати нульовий або висячий вказівник в ситуаціях з використанням звичайних вказівників, вдвічі легше це зробити в ситуаціях з вказівником на вказівник, оскільки для отримання початкового значення потрібно виконати подвійне розіменування!

Оцінити статтю: