Занятие 16. Указатели.
Сегодня у нас важная и сложная тема. Возможно, самая сложная тема за все время. Указатели. Прежде вспомним основы шестнадцатеричной системы счисления.
Любое число в 16-тиричной системе счисления записывается с помощью символов 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F. Шестнадцатеричной она называется, потому что в ней для записи различных чисел используются 16 основных цифр. Например, в привычной нами десятичной системе счисления используется десять основных цифр 0,1,2,3,4,5,6,7,8 и 9.
Первые десять цифр в 16-тиричной системе счисления такие же, как и в десятичной системе, а вот для записи следующих шести используются буквы латинского алфавита.
A=10
B=11
C=12
D=13
E=14
F=15.
Перевод числа из шестнадцатеричной системы счисления в десятичную.
Пусть у нас есть число 2D5. И мы хотим узнать, сколько это в нашей десятичной системе счисления.
Для этого сначала разделим число на цифры: 2 D 5
Теперь заменим все буквы, на их числовые обозначения: 2 13 5
Пронумеруем эти цифры справа налево начиная с нуля. 2 13 5
2 1 0
Умножим каждую из цифр, на 16 в степени, соответствующей порядковому номеру. И сложим все это между собой.
|
Рис.1 Перевод шестнадцатеричного числа в десятичную систему счисления |
|
Рис.2 Перевод из 10-ой в 16-ричную |
Перевод числа из десятичной в шестнадцатеричную систему счисления.
Давайте переведем число 725 обратно в шестнадцатеричную систему счисления. В результате у нас должно получится 2D5.
Для перевода, нам необходимо поделить с остатком число 725 на 16 в столбик. Получим 45 и остаток 5.
Теперь делим 45 на 16 с остатком. Получим 2 и остаток 13. Оба числа меньше 16 значит на этом можно закончить деление.
Теперь записываем эти числа в обратном порядке и заменяем буквами соответствующие.
Как вы уже успели заметить, мы получили то, что и ожидали 2D5.
А теперь посмотрите на следующее число 235. Оно может быть как числом в десятичной, так и в шестнадцатеричной системе счисления. А кстати, чему будет равно число 235 в шестнадцатеричной системе счисления при переводе в десятичную систему? Переведите самостоятельно, посмотрите сколь велико отличие.
Нужно как-то уметь отличать. Для этого используются специальные обозначения. Одним из способов является запись в которой шестнадцатеричному числу предшествует пара символов «0х». Т.е. запись 0х235 говорит нам, что 235 это число, записанное в шестнадцатеричной системе счисления.
Переменные и их адреса.
Как отмечалось во втором уроке, каждая переменная хранится в памяти. Естественно у каждой переменной в памяти есть свой адрес, по которому она записана. Мы уже даже использовали адреса переменных, когда пользовались функцией scanf().
Чтобы получить адрес переменной нам необходимо перед её именем написать символ “&”.
Память компьютера мы можем представить себе в виде таблицы с ячейками по одному байту, каждая из которых имеет свой адрес. Кстати, адреса записываются цифрами шестнадцатеричной системы. Например, это можно представить так, как показано на следующем рисунке.
|
Рис.3 Пример представления памяти компьютера |
Как мы уже знаем, каждая переменная в зависимости от её типа, она занимает в памяти различное количество байт. Ну или в нашей интерпретации ячеек. Для того, чтобы узнать размеры различных типов переменных можно использовать функцию sizeof(). Ниже представлена программа, иллюстрирующая её использование.
Листинг 16.1
#include <stdio.h>
int main (){
printf ("razmer peremennoi tipa char %d\n", sizeof(char));
printf ("razmer peremennoi tipa int %d\n", sizeof(int));
printf ("razmer peremennoi tipa float %d\n", sizeof(float));
printf ("razmer peremennoi tipa double %d\n", sizeof(double));
return(0);
}
Результат её работы:
|
Рис 4. Программа иллюстрирующая работу sizeof() |
У вас данные цифры могут быть другими кстати. Так как стандартом языка не оговаривается какой тип сколько должен занимать в памяти. Оговариваются только из соотношения. Например, размер double не должен быть меньше чем размер float.
То есть, если я объявляю в программе переменную типа int, то под нее в памяти выделяется 4 байта (ячейки).
Так как мы уже умеем получать адрес переменной, то давайте посмотрим на него. Для того, чтобы вывести число в шестнадцатеричной системе существует специальный спецификатор “%x”. И для него есть модификатор “#” при его записи, шестнадцатеричное число выводится с символами «0х».
Листинг 16.2
#include <stdio.h>
int main (){
int a,b;
printf ("adres peremennoi a %#x\n", &a);
printf ("adres peremennoi b %#x\n", &b);
return(0);}
|
Рис.5 Адреса переменных в памяти |
Мы получили два адреса 0x12ff60 и 0x12ff56. По этим адресам в памяти записаны наши переменные a и b. При этом они занимают в памяти по 4 клетки подряд, так как это переменные целого типа и из рисунка 3 видно, что их размер 4 байта. Это выглядит примерно следующим образом.
|
Рис.6. Пример расположения переменных в памяти |
Как вы уже заметили, переменные в память записываются не одна за другой, а в произвольном месте, лишь бы там было пусто и хватило места. Исключение составляют массивы. Они записываются в память последовательно. Посмотрите на результат работы следующей программы.
Листинг 16.3
#include <stdio.h>
int main (){
int a[3];
printf ("adres peremennoi a[0] %#x\n", &a[0]);
printf ("adres peremennoi a[1] %#x\n", &a[1]);
return(0);
}
|
Рис.7 Расположение массива в памяти |
Видите, каждый элемент занимает ровно 4 ячейки, потом идет следующий. По порядку и никак иначе. Это важный факт, он иногда используется в программировании. Но сейчас не об этом.
Адреса это хорошо, но что с ними делать? На кой чёрт они нам сдались?
Обо всем по порядку.