Etap 11: Arytmetyka wskaźników w C++

Arytmetyka wskaźników: Poruszanie się po pamięci

Arytmetyka wskaźników to mechanizm pozwalający na wykonywanie operacji dodawania i odejmowania na adresach pamięci. Jest to fundament działania tablic w C++. Kluczową zasadą, którą musisz zapamiętać na kolokwium, jest to, że operacje te są skalowane przez rozmiar typu danych, na który wskazuje wskaźnik.

1. Inkrementacja i dekrementacja (ptr++, ptr--)

Kiedy zwiększasz wskaźnik o 1 (ptr++), nie przesuwasz się o jeden bajt w pamięci. Przesuwasz się o tyle bajtów, ile zajmuje dany typ danych (czyli o sizeof(typ)).

Jeśli int zajmuje 4 bajty, to ptr++ zwiększy adres o 4.
Jeśli double zajmuje 8 bajtów, to ptr++ zwiększy adres o 8.

cpp

int tab[] = {10, 20, 30};
int *p = tab; // wskazuje na tab[0]

p++; // teraz p wskazuje na tab[1]
std::cout << *p; // Wypisze 20

2. Dodawanie i odejmowanie liczb całkowitych

Możesz przesunąć wskaźnik o dowolną liczbę elementów, dodając lub odejmując od niego liczbę całkowitą.

$Nowy\\_Adres = Stary\\_Adres + (n \\cdot sizeof(typ))$

cpp

int *p = &tab[0];
int *p2 = p + 2; // p2 wskazuje teraz na tab[2]

3. Odejmowanie wskaźników od siebie

Jeśli masz dwa wskaźniki wskazujące na elementy tej samej tablicy, możesz je od siebie odjąć. Wynikiem nie jest liczba bajtów, ale liczba elementów znajdujących się między nimi.

cpp

int *p_start = &tab[0];
int *p_end = &tab[2];
int dystans = p_end - p_start; // Wynik: 2

4. Relacja między wskaźnikiem a tablicą

W C++ zapis tab[i] jest jedynie „lukrem syntaktycznym” dla operacji wskaźnikowej. Kompilator zawsze zamienia to na:

*(tab + i)

Oznacza to, że możesz iterować po tablicy używając samego wskaźnika, co często jest wymagane w zadaniach niskopoziomowych.

cpp

const int N = 3;
int liczby[N] = {100, 200, 300};
int *ptr = liczby;

for(int i = 0; i < N; i++) {
    std::cout << *(ptr + i) << " "; // To samo co ptr[i] lub liczby[i]
}

Pułapki na kolokwium

Mnożenie i dzielenie: Nie wolno mnożyć ani dzielić wskaźników. Operacje takie jak ptr * 2 spowodują błąd kompilacji.
Dodawanie wskaźników: Nie można dodać wskaźnika do wskaźnika (ptr1 + ptr2). To nie ma sensu logicznego (jaki adres miałby powstać?).
Poza zakresem: Arytmetyka pozwala na ustawienie wskaźnika poza tablicę (np. tab + 100 dla 5-elementowej tablicy). C++ nie zablokuje Cię przed tym, ale próba dereferencji (*) takiego adresu skończy się awarią programu.
Wskaźniki typu void*: Na wskaźnikach typu void* nie można wykonywać arytmetyki, ponieważ kompilator nie wie, o jaki rozmiar (sizeof) ma przesunąć adres.

Przykład: Odwracanie tablicy wskaźnikami

cpp

void odwroc(int *lewy, int *prawy) {
    while (lewy < prawy) {
        int temp = *lewy;
        *lewy = *prawy;
        *prawy = temp;
        lewy++;
        prawy--;
    }
}

Arytmetyka wskaźników: Poruszanie się po pamięci

1. Inkrementacja i dekrementacja (ptr++, ptr--)

Kiedy zwiększasz wskaźnik o 1 (ptr++), nie przesuwasz się o jeden bajt w pamięci. Przesuwasz się o tyle bajtów, ile zajmuje dany typ danych (czyli o sizeof(typ)).

Jeśli int zajmuje 4 bajty, to ptr++ zwiększy adres o 4.
Jeśli double zajmuje 8 bajtów, to ptr++ zwiększy adres o 8.

cpp

int tab[] = {10, 20, 30};
int *p = tab; // wskazuje na tab[0]

p++; // teraz p wskazuje na tab[1]
std::cout << *p; // Wypisze 20

2. Dodawanie i odejmowanie liczb całkowitych

Możesz przesunąć wskaźnik o dowolną liczbę elementów, dodając lub odejmując od niego liczbę całkowitą.

$Nowy\\_Adres = Stary\\_Adres + (n \\cdot sizeof(typ))$

cpp

int *p = &tab[0];
int *p2 = p + 2; // p2 wskazuje teraz na tab[2]

3. Odejmowanie wskaźników od siebie

Jeśli masz dwa wskaźniki wskazujące na elementy tej samej tablicy, możesz je od siebie odjąć. Wynikiem nie jest liczba bajtów, ale liczba elementów znajdujących się między nimi.

cpp

int *p_start = &tab[0];
int *p_end = &tab[2];
int dystans = p_end - p_start; // Wynik: 2

4. Relacja między wskaźnikiem a tablicą

W C++ zapis tab[i] jest jedynie „lukrem syntaktycznym” dla operacji wskaźnikowej. Kompilator zawsze zamienia to na:

*(tab + i)

Oznacza to, że możesz iterować po tablicy używając samego wskaźnika, co często jest wymagane w zadaniach niskopoziomowych.

cpp

const int N = 3;
int liczby[N] = {100, 200, 300};
int *ptr = liczby;

for(int i = 0; i < N; i++) {
    std::cout << *(ptr + i) << " "; // To samo co ptr[i] lub liczby[i]
}

Pułapki na kolokwium

Mnożenie i dzielenie: Nie wolno mnożyć ani dzielić wskaźników. Operacje takie jak ptr * 2 spowodują błąd kompilacji.
Dodawanie wskaźników: Nie można dodać wskaźnika do wskaźnika (ptr1 + ptr2). To nie ma sensu logicznego (jaki adres miałby powstać?).
Poza zakresem: Arytmetyka pozwala na ustawienie wskaźnika poza tablicę (np. tab + 100 dla 5-elementowej tablicy). C++ nie zablokuje Cię przed tym, ale próba dereferencji (*) takiego adresu skończy się awarią programu.
Wskaźniki typu void*: Na wskaźnikach typu void* nie można wykonywać arytmetyki, ponieważ kompilator nie wie, o jaki rozmiar (sizeof) ma przesunąć adres.

Przykład: Odwracanie tablicy wskaźnikami

cpp

void odwroc(int *lewy, int *prawy) {
    while (lewy < prawy) {
        int temp = *lewy;
        *lewy = *prawy;
        *prawy = temp;
        lewy++;
        prawy--;
    }
}

Etap 11: Arytmetyka wskaźników w C++

Arytmetyka wskaźników: Poruszanie się po pamięci

1. Inkrementacja i dekrementacja (ptr++, ptr--)

2. Dodawanie i odejmowanie liczb całkowitych

3. Odejmowanie wskaźników od siebie

4. Relacja między wskaźnikiem a tablicą

Pułapki na kolokwium

Przykład: Odwracanie tablicy wskaźnikami

Może Cię zainteresować

Etap 10: Wskaźniki, operator adresu i dereferencji

Etap 3: Tablice automatyczne, jednowymiarowe w C++

Etap 6: Obsługa napisów w stylu C (char[])

Etap 11: Arytmetyka wskaźników w C++

Arytmetyka wskaźników: Poruszanie się po pamięci

1. Inkrementacja i dekrementacja (ptr++, ptr--)

2. Dodawanie i odejmowanie liczb całkowitych

3. Odejmowanie wskaźników od siebie

4. Relacja między wskaźnikiem a tablicą

Pułapki na kolokwium

Przykład: Odwracanie tablicy wskaźnikami

Może Cię zainteresować

Etap 10: Wskaźniki, operator adresu i dereferencji

Etap 3: Tablice automatyczne, jednowymiarowe w C++

Etap 6: Obsługa napisów w stylu C (char[])