Zeiger
C-Maturareferat
Z E I G E R
von
Marcus Konegger
1998/99
© im Mai 1999
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen 3
1.1 “Normale” Objekte 3
2 Dynamische Datenstrukturen 4
3 “C-typische” Verwendung von Zeigern 4
3.1 VAR-Parameter 4
3.2 Arrays & Zeigerarithmetik in C/C++ 5
3.2.1 Arrays 5
3.
2.2 Zeigerarithmetik 5
3.3 Zeiger auf Zeiger & Zeigerarrays 6
3.3.1 Zeiger auf Zeiger 6
3.3.
2 Zeiger-auf-Zeiger als VAR-Parameter 6
3.3.3 Zeigerarrays 6
Grundlagen
Ein Zeiger (Pointer) ist eine Variable, die als Wert die Adresse einer anderen Variable speichert. In C/C++ ist es möglich, sämtliche Datenstrukturen mit Zeigern zu bearbeiten.
Zeiger können auf
“normale” bzw.
dynamische
Objekte verweisen.
Der Unterschied liegt darin, zu welchem Zeitpunkt der benötigte Speicherplatz feststeht. Für normale Variable (int i) wird der Speicherplatz bereits zum Kompilierzeitpunkt festgelegt und reserviert, bei dynamischen Objekten hingegen ist es zum Zeitpunkt der Kompilierung nicht klar, wieviel Speicherplatz benötigt wird, da es höchstwahrscheinlich bei jedem Programmdurchlauf unteschiedlich viel sein wird. Der Speicherplatz wird daher erst zur Laufzeit angefordert und reserviert.
Der Vorteil für dynamische Datenstrukturen sind:
Effizientere und flexiblere Speichernutzung
(Aufbau von komplexen Strukturen: Listen, Bäume)
Nachteil:
komplizierte Algorithmen sind erforderlich
“Normale” Objekte
in C/C++
in Pascal
int x; // Def. einer Integer- // Variable
int* pi; // Def. eines Integer- // Zeigers
pi = &x; // Zuweisung: pi // erhält die Adresse // von x
*pi = 30; // Zuweisung: x erhält // den Wert 30
In Pascal sind Deklarationen von Zeigern auf dynamische Objekte nicht möglich
Dynamische Datenstrukturen
C
C++
Pascal
typedef struct knoten
{
int iInfo;
struct knoten* pNext;
} Knot;
// Deklaration
Knot* A;
// Anfordern von
// Speicherplatz
A = (Knot *) malloc (sizeof(Knot));
// Zuweisen von Werten
A -> iInfo = 28;
A -> pnext = NULL;
// Freigeben des reservierten
// Speichers
free ( A );
struct knoten
{
int iInfo;
struct knoten* pNext;
} Knot;
// Deklaration
Knot* A;
// Anfordern von
// Speicherplatz
A = new Knot;
// Zuweisen von Werten
A -> iInfo = 28;
A -> pnext = NULL;
// Freigeben des reservierten
// Speichers
delete A;
Type Reczeiger = ^Prec;
Prec = Record
iInfo: integer;
pNext: RecZeiger;
end;
var A: RecZeiger;
new ( A );
A^.
iInfo := 28;
A^.pNext := NIL;
dispose ( A );
Verschiedene Arten von dynamische Datenstrukturen:
einfach verkettete Listen
doppelt verkettete Listen
geschlossene Listen
Binärbäume
“C-typische” Verwendung von Zeigern
VAR-Parameter
Da es in C/C++ keine VAR-Parameter gibt, werden sie durch Zeiger emuliert bzw. realisiert, d.h. soll eine Funktion den Wert eines übergebenen Parameters verändern, so wird dieser Funktion die Adresse der zu ändernden Variable übergeben. In der Funktion wird die Adresse mittels eines Zeigers gespeichert respektive auf den Inhalt der Variable zugegriffen.
void tausche ( int* zahl1, int* zahl2 )
{
int hilfe;
hilfe = *zahl1;
*zahl1 = *zahl2;
*zahl2 = hilfe;
}
void main ( void )
{
int a = 3;
int b = 17;
tausche ( &a, &b );
}
Arrays & Zeigerarithmetik in C/C++
Arrays
Arrays sind konstante Zeiger auf einen Datenblock im Speicher, d.h. der Zeiger kann nicht verändert werden. Bei der Deklaration von einem Array wird Speicher reserviert.
Beispiele:
float v[3]; // ein Array aus 3 floats v[0]..
.v[2]
int a[2][5]; // zwei 5elementige int-Arrays
char* vpc[32]; // ein Array aus 32 char-Pointern
Beispiel 2:
void main ( void )
{
int feld [20]; // Ein Array mit 20 Integer-Werten wird angelegt
int* pI; // Ein Zeiger auf eine Integer-Variable
pI = feld; // pI besitzt die Startadresse des Arrays (1. Element)
feld = pI; // Nicht möglich, da sonst die Startadresse des Arrays
// verändert werden würde.
}
Zeigerarithmetik
Arithmetische Operationen (+, -, ++, --, …) mit Zeigern beziehen sich auf die Größe des Datentyps des Pointers. D.h.
bei der Addition oder Subtraktion zu oder von einem Pointer verweist dieser auf den um die jeweilige Anzahl von Elementen (bei Integer z.B. 2 Bytes) weiter vorne oder hinten liegenden Speicherplatz. Subtrahiert man zwei Pointer von einander, so ergibt diese Berechnung die Anzahl der Elemente, um die der erste Pointer weiter oben im Speicher verweist.
void main ( void )
{
int feld [10];
int* pi1;
int* pi2;
float* pf;
pi1 = feld; // pi1 verweist auf 1. Element im Array ‚feld‘
pi2 = &feld [5]; // pi2 verweist auf 6.
Element im Array ‚feld‘
printf ( ”%d”, pi2-pi1 ); // Ergebnis: 5
++ pi2; // Erhöhung um 2 Bytes (= sizeof ( int ))
++ pf; // Erhöhung um 4 Bytes (= sizeof ( float ))
}
Zeiger auf Zeiger & Zeigerarrays
Zeiger auf Zeiger
Ein Zeiger-auf-Zeiger ist ein Zeiger, dessen Inhalt die Adresse einer anderen Zeigervariablen enthält. Der Zeiger, auf den verwiesen wird, kann “verändert” werden, d.h. auf einen anderen Teil des Speichers versetzt werden. Ein Zeiger-auf-Zeiger wird durch ‚**‘ definiert.
Beispiel:
void main ( void )
{
char puffer [10];
char ch;
char* z1;
char** zz;
z1 = puffer + 1; // z1 zeigt auf das 2.
Zeichen in puffer
zz = &z1; // zz zeigt auf den Zeiger z1
strcpy ( puffer, ”ABCDE” );
ch = puffer [3]; // ch enthält das 4. Zeichen von puffer (=‘D‘)
ch = *z1; // ch enthält den Inhalt von z1 (=‘B‘)
ch = **zz; // ch enthält den Inhalt auf dem Zeiger, auf den
// zz zeigt, also z1 (=‘B‘)
}
Zeiger-auf-Zeiger als VAR-Parameter
z.B.: long strtol (const char* zeichenkette, const char** endptr, int basis)
Zeigerarrays
Stellt ein Array aus lauter Zeigern dar.
Beispiel:
void main (int argc, char* argv [] ) // oder: int argc, char** argv
{
printf ( ”Das Programm heißt %s”, *argv );
}
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