Что означает «разыменование» указателя?

Пожалуйста, включите пример с объяснением.

Обзор основной терминологии

Это , как правило , достаточно хорошо - если вы не программируя сборки - предусмотреть указатель , содержащий числовой адрес памяти, с 1 со ссылку на вторые байты в памяти процесса, 2 третьих, четвертые 3 и так далее ....

• Что случилось с 0 и первым байтом? Что ж, мы вернемся к этому позже - см. Нулевые указатели ниже.
• Для более точного определения того, что хранят указатели и как соотносятся память и адреса, см. «Подробнее об адресах памяти и почему вам, вероятно, не нужно знать» в конце этого ответа.

Когда вы хотите получить доступ к данным / значению в памяти, на которые указывает указатель - к содержанию адреса с этим числовым индексом - тогда вы разыменовываете указатель.

Различные компьютерные языки имеют разные нотации, чтобы сообщить компилятору или интерпретатору, что вы сейчас заинтересованы в (текущем) значении объекта, на который указывает указатель - ниже я остановлюсь на C и C ++.

Сценарий указателя

Рассмотрим в C, учитывая указатель, такой как pниже ...

const char* p = "abc";

... четыре байта с числовыми значениями, используемыми для кодирования букв «a», «b», «c» и 0 байтов для обозначения конца текстовых данных, хранятся где-то в памяти, а числовой адрес этого данные хранятся в p. Таким образом, C кодирует текст в памяти, известный как ASCIIZ .

Например, если строковый литерал оказался по адресу 0x1000, а p32-битный указатель - по адресу 0x2000, содержимое памяти будет:

Memory Address (hex)    Variable name    Contents
1000                                     'a' == 97 (ASCII)
1001                                     'b' == 98
1002                                     'c' == 99
1003                                     0
...
2000-2003               p                1000 hex

Обратите внимание , что не имя переменной / идентификатор адреса 0x1000, но мы можем косвенно ссылаться на строковый литерал с помощью указателя , хранящий его адрес: p.

Разыменование указателя

Чтобы сослаться на символы p, на которые мы ссылаемся , мы разыменовываем, pиспользуя одно из этих обозначений (опять же, для C):

assert(*p == 'a');  // The first character at address p will be 'a'
assert(p[1] == 'b'); // p[1] actually dereferences a pointer created by adding
                     // p and 1 times the size of the things to which p points:
                     // In this case they're char which are 1 byte in C...
assert(*(p + 1) == 'b');  // Another notation for p[1]

Вы также можете перемещать указатели по указанным данным, разыменовывая их по мере продвижения:

++p;  // Increment p so it's now 0x1001
assert(*p == 'b');  // p == 0x1001 which is where the 'b' is...

Если у вас есть данные, в которые можно записать данные, вы можете сделать следующее:

int x = 2;
int* p_x = &x;  // Put the address of the x variable into the pointer p_x
*p_x = 4;       // Change the memory at the address in p_x to be 4
assert(x == 4); // Check x is now 4

Выше вы должны были знать, что во время компиляции вам понадобится переменная с именем x, и код просит компилятор указать, где она должна храниться, обеспечивая доступ к адресу через &x.

Разыменование и доступ к элементу данных структуры

В C, если у вас есть переменная, которая является указателем на структуру с элементами данных, вы можете получить доступ к этим элементам, используя ->оператор разыменования:

typedef struct X { int i_; double d_; } X;
X x;
X* p = &x;
p->d_ = 3.14159;  // Dereference and access data member x.d_
(*p).d_ *= -1;    // Another equivalent notation for accessing x.d_

Многобайтовые типы данных

Чтобы использовать указатель, компьютерной программе также необходимо получить представление о типе данных, на которые он указывает - если для этого типа данных требуется более одного байта, то указатель обычно указывает на байт с наименьшим номером в данных.

Итак, рассмотрим чуть более сложный пример:

double sizes[] = { 10.3, 13.4, 11.2, 19.4 };
double* p = sizes;
assert(p[0] == 10.3);  // Knows to look at all the bytes in the first double value
assert(p[1] == 13.4);  // Actually looks at bytes from address p + 1 * sizeof(double)
                       // (sizeof(double) is almost always eight bytes)
++p;                   // Advance p by sizeof(double)
assert(*p == 13.4);    // The double at memory beginning at address p has value 13.4
*(p + 2) = 29.8;       // Change sizes[3] from 19.4 to 29.8
                       // Note earlier ++p and + 2 here => sizes[3]

Указатели на динамически выделяемую память

Иногда вы не знаете, сколько памяти вам понадобится, пока ваша программа не запустится и не увидит, какие данные выбрасываются в нее ... тогда вы можете динамически распределять память, используя malloc. Это обычная практика хранить адрес в указателе ...

int* p = (int*)malloc(sizeof(int)); // Get some memory somewhere...
*p = 10;            // Dereference the pointer to the memory, then write a value in
fn(*p);             // Call a function, passing it the value at address p
(*p) += 3;          // Change the value, adding 3 to it
free(p);            // Release the memory back to the heap allocation library

В C ++ выделение памяти обычно выполняется с помощью newоператора, а освобождение с помощью delete:

int* p = new int(10); // Memory for one int with initial value 10
delete p;

p = new int[10];      // Memory for ten ints with unspecified initial value
delete[] p;

p = new int[10]();    // Memory for ten ints that are value initialised (to 0)
delete[] p;

См. Также умные указатели C ++ ниже.

Потеря и утечка адресов

Часто указатель может быть единственным указанием того, где некоторые данные или буфер существуют в памяти. Если требуется постоянное использование этих данных / буфера или возможность вызова free()или deleteпредотвращения утечки памяти, то программист должен работать с копией указателя ...

const char* p = asprintf("name: %s", name);  // Common but non-Standard printf-on-heap

// Replace non-printable characters with underscores....
for (const char* q = p; *q; ++q)
    if (!isprint(*q))
        *q = '_';

printf("%s\n", p); // Only q was modified
free(p);

... или тщательно организовать аннулирование любых изменений ...

const size_t n = ...;
p += n;
...
p -= n;  // Restore earlier value...
free(p);

C ++ умные указатели

В C ++ рекомендуется использовать объекты интеллектуальных указателей для хранения и управления указателями, автоматически освобождая их при запуске деструкторов интеллектуальных указателей. Начиная с C ++ 11 стандартная библиотека предоставляет два, unique_ptrкогда есть единственный владелец для выделенного объекта ...

{
    std::unique_ptr<T> p{new T(42, "meaning")};
    call_a_function(p);
    // The function above might throw, so delete here is unreliable, but...
} // p's destructor's guaranteed to run "here", calling delete

... и shared_ptrдля владения акциями (с использованием подсчета ссылок ) ...

{
    auto p = std::make_shared<T>(3.14, "pi");
    number_storage1.may_add(p); // Might copy p into its container
    number_storage2.may_add(p); // Might copy p into its container    } // p's destructor will only delete the T if neither may_add copied it

Нулевые указатели

В C NULLи 0- и дополнительно в C ++ nullptr- может использоваться для указания того, что указатель в настоящее время не содержит адрес памяти переменной, и не должен разыменовываться или использоваться в арифметике указателей. Например:

const char* p_filename = NULL; // Or "= 0", or "= nullptr" in C++
int c;
while ((c = getopt(argc, argv, "f:")) != -1)
    switch (c) {
      case f: p_filename = optarg; break;
    }
if (p_filename)  // Only NULL converts to false
    ...   // Only get here if -f flag specified

В C и C ++, так же , как встроенные числовые типы не обязательно по умолчанию 0, ни boolsк false, указатели не всегда имеет значение NULL. Все они устанавливаются в 0 / false / NULL, когда они являются staticпеременными или (только C ++) прямыми или косвенными переменными-членами статических объектов или их баз, или подвергаются нулевой инициализации (например, new T();и new T(x, y, z);выполняют нулевую инициализацию для членов T, включая указатели, тогда как new T;не).

Кроме того, при назначении 0, NULLи nullptrк указателю биты в указателе не обязательно сбрасываются: указатель может не содержать «0» на аппаратном уровне, или обратитесь к адресу 0 в вашем виртуальном адресном пространстве. Компилятор разрешено хранить что - то еще там , если у нее есть основания, но все , что он делает - если вы пришли вместе и сравнить указатель 0, NULL, nullptrили другой указатель , который был назначен какой - либо из тех, сравнение должны работать , как ожидалось. Итак, ниже исходного кода на уровне компилятора «NULL» потенциально немного «волшебен» в языках C и C ++ ...

Подробнее об адресах памяти и почему вам, вероятно, не нужно знать

Точнее, инициализированные указатели хранят битовый шаблон, идентифицирующий либо адрес памяти NULL(часто виртуальный ).

В простом случае это числовое смещение во всем виртуальном адресном пространстве процесса; в более сложных случаях указатель может относиться к некоторой конкретной области памяти, которую ЦП может выбирать на основе регистров «сегмента» ЦП или некоторого вида идентификатора сегмента, закодированного в битовой комбинации, и / или просматривая в разных местах в зависимости от инструкции машинного кода с использованием адреса.

Например, int*должным образом инициализированный указатель на intпеременную может - после преобразования в float*- доступную память в памяти «GPU» совершенно отличаться от памяти, в которой находится intпеременная, затем один раз приведен и использован как указатель на функцию, которая может указывать на дальнейшее отдельные машинные коды операций для хранения памяти (с числовым значением int*фактически случайного, недействительного указателя в этих других областях памяти).

Языки программирования 3GL, такие как C и C ++, как правило, скрывают эту сложность, так что:

• Если компилятор дает вам указатель на переменную или функцию, вы можете разыменовать его свободно (если переменная не уничтожена / не удалена в это время), и проблема компилятора заключается в том, нужно ли, например, предварительно восстанавливать конкретный регистр сегмента ЦП, или используется отдельная инструкция машинного кода

• Если вы получаете указатель на элемент в массиве, вы можете использовать арифметику указателей для перемещения в другое место в массиве или даже для формирования адреса один за другим в конце массива, что допустимо для сравнения с другими указателями на элементы в массиве (или которые были аналогично перемещены арифметикой указателя к тому же значению «один за другим»); опять же в C и C ++, это зависит от компилятора, чтобы убедиться, что это "просто работает"

• Определенные функции ОС, например отображение общей памяти, могут дать вам указатели, и они будут «просто работать» в пределах диапазона адресов, который имеет для них смысл

• Попытки переместить законные указатели за эти границы, или привести произвольные числа к указателям, или использовать указатели, приведенные к несвязанным типам, обычно имеют неопределенное поведение , поэтому их следует избегать в библиотеках и приложениях более высокого уровня, но код для ОС, драйверы устройств и т. Д. Возможно, потребуется полагаться на поведение, оставленное неопределенным в стандарте C или C ++, что, тем не менее, хорошо определяется их конкретной реализацией или оборудованием.

Разыменование указателя означает получение значения, которое хранится в ячейке памяти, указанной указателем. Оператор * используется для этого и называется оператором разыменования.

int a = 10;
int* ptr = &a;

printf("%d", *ptr); // With *ptr I'm dereferencing the pointer. 
                    // Which means, I am asking the value pointed at by the pointer.
                    // ptr is pointing to the location in memory of the variable a.
                    // In a's location, we have 10. So, dereferencing gives this value.

// Since we have indirect control over a's location, we can modify its content using the pointer. This is an indirect way to access a.

 *ptr = 20;         // Now a's content is no longer 10, and has been modified to 20.

Указатель - это «ссылка» на значение ... так же, как номер вызова библиотеки - это ссылка на книгу. «Разыменование» номера вызова физически проходит и извлекает эту книгу.

int a=4 ;
int *pA = &a ;
printf( "The REFERENCE/call number for the variable `a` is %p\n", pA ) ;

// The * causes pA to DEREFERENCE...  `a` via "callnumber" `pA`.
printf( "%d\n", *pA ) ; // prints 4.. 

Если книги нет, библиотекарь начинает кричать, закрывает библиотеку, и несколько человек собираются выяснить причину, по которой человек найдет книгу, которой там нет.

Проще говоря, разыменование означает доступ к значению из определенной области памяти, на которую указывает этот указатель.

Код и объяснение из Основы указателя :

Операция разыменования начинается с указателя и следует за его стрелкой, чтобы получить доступ к указателю. Цель может состоять в том, чтобы посмотреть на состояние pointee или изменить состояние pointee. Операция разыменования для указателя работает, только если указатель имеет указатель - указатель должен быть выделен, и указатель должен быть установлен, чтобы указывать на него. Самая распространенная ошибка в коде указателя - забывание установить pointee. Самая распространенная ошибка во время выполнения из-за этой ошибки в коде - неудачная операция разыменования. В Java некорректная разыменование будет вежливо помечено системой времени выполнения. В скомпилированных языках, таких как C, C ++ и Pascal, неправильное разыменование иногда приводит к сбою, а иногда к повреждению памяти каким-то тонким, случайным образом.

void main() {   
    int*    x;  // Allocate the pointer x
    x = malloc(sizeof(int));    // Allocate an int pointee,
                            // and set x to point to it
    *x = 42;    // Dereference x to store 42 in its pointee   
}

Я думаю, что все предыдущие ответы неверны, поскольку они утверждают, что разыменование означает доступ к фактическому значению. Вместо этого Википедия дает правильное определение: https://en.wikipedia.org/wiki/Dereference_operator

Он работает с переменной указателя и возвращает l-значение, эквивалентное значению по адресу указателя. Это называется разыменованием указателя.

Тем не менее, мы можем разыменовать указатель, не обращаясь к значению, на которое он указывает. Например:

char *p = NULL;
*p;

Мы разыменовали указатель NULL без доступа к его значению. Или мы могли бы сделать:

p1 = &(*p);
sz = sizeof(*p);

Опять же, разыменование, но никогда не доступ к значению. Такой код НЕ вылетает: сбой происходит, когда вы фактически получаете доступ к данным по недействительному указателю. Однако, к сожалению, согласно стандарту, разыменование недействительного указателя является неопределенным поведением (за некоторыми исключениями), даже если вы не пытаетесь прикоснуться к фактическим данным.

Короче говоря: разыменование указателя означает применение к нему оператора разыменования. Этот оператор просто возвращает l-значение для вашего будущего использования.