Pointeri

(din eng. "to point" — "a arata cu degetul")

Un pointer este o variabila in care memoram o adresa de memorie.

Observatie

Fiecare variabila are in memorie o adresa. Obtinerea adresei unei variabile se numeste referentiere. Obtinerea valorii de la o adresa se numeste dereferentiere.

Pe scurt:

• & — iau adresa (referentiere)
• * — iau valoarea (dereferentiere)

---

Operatorul de referentiere (&)

Sintaxa: &variabila

Efect: se obtine adresa acelei variabile.

int x;
cout << &x; // afiseaza (de exemplu) 0x2712bff93c

Observatie

Adresele sunt numere scrise in baza 16 (hexazecimal), de aceea incep cu 0x. De exemplu, 0x10 este numarul 16. Fiecare byte din memorie are o pozitie unica; adresa este numarul acelei pozitii.

---

Declararea unui pointer

Sintaxa:

tip* numePointer;
// SAU
tip *numePointer;
// SAU
tip * numePointer;

Daca declaram, de exemplu, int* p, spunem ca p este un int pointer (sau pointer la int). Tipul lui p este int*.

Atentie

Pt int *a, b, c; se declara a ca int pointer, b si c ca int-uri obisnuite. Daca vrem ca toti trei sa fie int pointer scriem int *a, *b, *c;.

Un pointer poate memora doar adrese ale unor variabile de acelasi tip:

int *p;
float x;
p = &x; // EROARE: nu pot atribui unui int* un float*

long long *k;
int x;
k = &x; // EROARE: nu pot atribui unui long long* un int*

---

Operatorul de dereferentiere (*)

Sintaxa: *pointer

Efect: se obtine zona de memorie de la adresa pointerului (valoarea de acolo).

int x = 5;
int *p = &x;
cout << *p; // afiseaza 5

*p = 10;    // modifica valoarea lui x prin pointer
cout << x;  // afiseaza 10

Observatie

*p si x refera aceeasi zona de memorie. Orice scriere prin *p schimba x si invers.

---

Operatii cu pointeri

Sunt permise doar adunarea si scaderea cu un numar intreg:

Permise:

• pointer + numar
• pointer - numar
• numar + pointer (corect, dar neobisnuit)

Nepermise:

• pointer + pointer
• pointer * numar
• pointer / numar
• pointer % numar

Important

pointer + 1 nu adauga 1 la adresa numerica, ci avanseaza cu sizeof(tip) bytes — exact cat ocupa un element de acel tip in memorie.

---

Pointeri si tablouri

Numele unui tablou este un pointer constant catre primul element.

int v[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

// se afiseaza 3 adrese identice — notatii echivalente
cout << v << " " << &v[0] << " " << v + 0;

Relatia dintre indexare si pointeri:

v[i] == *(v + i) == *(i + v) == i[v]  // toate sunt echivalente

Observatie

i[v] este corect sintactic, dar nu il folosim — este confuz de citit.

---

Valoarea NULL

Un pointer declarat global este initializat automat cu valoarea NULL (adresa 0x0). Sistemul de operare nu aloca niciodata memorie la adresa 0, deci un pointer NULL nu pointeaza spre nimic valid.

Initializarea explicita cu NULL:

int *p;
p = 0;       // variante echivalente
p = NULL;
p = nullptr;

Observatie

NULL si nullptr sunt aliasuri pentru 0. La liceu, cel mai des folosim NULL sau 0.

---

Probleme rezolvate

Problema 1: Swap prin pointeri

Enunt: Se citesc doua numere intregi a si b. Sa se interschimbe valorile lor folosind pointeri si sa se afiseze rezultatul.

Solutie:

#include <iostream>
using namespace std;

int a, b;

void swapPointeri(int *x, int *y)
{
    int aux = *x;
    *x = *y;
    *y = aux;
}

int main()
{
    cin >> a >> b;
    swapPointeri(&a, &b);
    cout << a << " " << b << endl;
    return 0;
}

Intrare:

3 7

Afisare:

7 3

Observatie

Functia primeste adresele lui a si b, nu copii ale valorilor. Prin *x si *y modificam direct variabilele originale din main.

Problema 2: Suma elementelor unui tablou prin pointeri

Enunt: Se citeste n, apoi n numere intregi. Sa se afiseze suma lor parcurgand tabloul cu un pointer.

Solutie:

#include <iostream>
using namespace std;

int n, i, v[100];
long long suma;

int main()
{
    cin >> n;
    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        cin >> v[i];
    }

    int *p;
    suma = 0;
    for (p = v + 1; p <= v + n; p++)
    {
        suma += *p;
    }

    cout << suma << endl;
    return 0;
}

Intrare:

5
10 20 30 40 50

Afisare:

150

Observatie

p = v + 1 seteaza pointerul pe primul element (indexare de la 1). La fiecare pas p++ avanseaza pointerul cu sizeof(int) bytes, adica exact la urmatorul element din tablou. Conditia p <= v + n opreste parcurgerea dupa ultimul element.

Problema 3: Min si max prin pointeri

Enunt: Se citeste n si n numere intregi. Sa se scrie o functie care calculeaza simultan minimul si maximul tabloului, intorcandu-le prin pointeri. In main se afiseaza minimul si maximul.

Solutie:

#include <iostream>
using namespace std;

int n, i, v[100];
int mn, mx;

void minMax(int v[], int n, int *mn, int *mx)
{
    *mn = v[1];
    *mx = v[1];
    for (int j = 2; j <= n; j++)
    {
        if (v[j] < *mn) *mn = v[j];
        if (v[j] > *mx) *mx = v[j];
    }
}

int main()
{
    cin >> n;
    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        cin >> v[i];
    }

    minMax(v, n, &mn, &mx);
    cout << mn << " " << mx << endl;
    return 0;
}

Intrare:

5
4 1 7 3 5

Afisare:

1 7

Observatie

O functie poate returna cu return doar o singura valoare. Daca avem nevoie de mai multe rezultate (aici: mn si mx), le trimitem prin pointeri — functia scrie direct in zona de memorie a apelantului.

Problema 4: Inversarea unui tablou cu 2 pointeri

Enunt: Se citeste n si n numere intregi. Sa se inverseze tabloul pe loc (fara tablou auxiliar) folosind doi pointeri — unul la inceput, unul la sfarsit — care se apropie pana se intalnesc.

Solutie:

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int n, i, v[100];

int main()
{
    cin >> n;
    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        cin >> v[i];
    }

    int *st = v + 1;     // pointer pe primul element
    int *dr = v + n;     // pointer pe ultimul element
    while (st < dr)
    {
        swap(*st, *dr);
        st++;
        dr--;
    }

    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        cout << v[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

Intrare:

5
10 20 30 40 50

Afisare:

50 40 30 20 10

Observatie

Comparatia st < dr functioneaza cu pointeri la fel ca la numere — compara adresele. Cand st >= dr, cei doi s-au intalnit la mijloc si inversarea este gata.

Problema 5: Cautare liniara care returneaza pointer

Enunt: Se citeste n, n numere intregi si o valoare x. Sa se scrie o functie care returneaza pointer spre prima aparitie a lui x in tablou, sau nullptr daca x nu apare. In main se afiseaza pozitia (indicele de la 1) sau -1 daca x nu exista.

Solutie:

#include <iostream>
using namespace std;

int n, i, x, v[100];
int *p;

int* cauta(int v[], int n, int x)
{
    int j;
    for (j = 1; j <= n; j++)
    {
        if (v[j] == x)
        {
            return v + j;      // adresa elementului gasit
        }
    }
    return NULL;            // nu s-a gasit
}

int main()
{
    cin >> n;
    for (i = 1; i <= n; i++)
    {
        cin >> v[i];
    }
    cin >> x;

    p = cauta(v, n, x);
    if (p == NULL)
    {
        cout << -1 << endl;
    }
    else
    {
        cout << p - v << endl;   
        // diferenta de pointeri <=> indicele
    }
    return 0;
}

Intrare:

5
10 20 30 40 50
30

Afisare:

3

Observatie

Daca scadem doi pointeri care pointeaza in acelasi tablou, obtinem numarul de elemente dintre ei. Aici p - v ne da indicele pozitiei lui x (1 pentru primul element, fiindca in tablou indexam de la 1).

Observatie

Calculatorul niciodata nu va folosi byte-ul de la adresa 0 (adresa NULL).

Observatie

NULL este folosit de programatori pentru a indica lipsa, absenta.