Передача указателей в функцию C++
Вопрос по C++. При передаче обычной переменной в функцию создается, как я понимаю, её копия. А что происходит, когда мы передаем указатель? Создается ли копия указателя или нет?
Отслеживать
44.8k 3 3 золотых знака 38 38 серебряных знаков 89 89 бронзовых знаков
задан 24 дек 2016 в 23:45
113 1 1 серебряный знак 5 5 бронзовых знаков
2 ответа 2
Сортировка: Сброс на вариант по умолчанию
Если у вас объявлена функция с параметром, как, например,
void f( T t ); где T — это некоторый тип, и эта функция вызывается с некоторым выражением, переданным ей в качестве аргумента, как
f( exp ); то инициализацию параметра можно представить следующим образом
void f( /* T t */ ) < T t = exp; //. то есть параметр - это локальная переменная функции, которая инициализируется тем выражением, которое передано функции в качестве аргумента. Следовательно изменения параметра никак не сказываются на исходном аргументе, ели только тип T не является ссылочным типом.
Сравните две функции
void f( int *p ) < p = new int( 10 ); >void g( int * &p )
int main()
В этом примере при вызове функции f имеет место утечка памяти, так как память, распределенная в функции, не освобождается. Параметр функции - локальная переменная p - при выходе из функции удаляется, и тем самым адрес выделенной динамически памяти будет утерян.
У функции g параметр имеет ссылочный тип, то есть эта ссылка на переданный функции аргумент. Поэтому функция имеет дело с исходным аргументом и меняет его в своем теле, присваивая ему адрес выделенной памяти.
Также можно передать указатель на указатель, если требуется изменить исходный указатель в функции. Например,
void h( int **p )
Вызов функции будет выглядеть как
Как передать указатель в функцию c
При рассмотрении передачи параметров в функцию указывалось, что параметры передаются в функцию по значению. То есть функция не изменяет значения передаваемых аргументов. Однако, используя в качестве параметров указатели, мы можем получить доступ к значению аргумента и изменить его.
Например, пусть у нас будет простейшая функция, которая увеличивает число на единицу:
#include void increment(int x) < x = x + 1; printf("increment function: %d \n", x); >int main(void)
Здесь переменная n передается в качестве аргумента для параметра x. Передача происходит по значению, поэтому любое изменение параметра x в функции increment никак не скажется на значении переменной n. Что мы можем увидеть, запустим программу:
increment function: 11 main function: 10
Теперь изменим функцию increment, использовав в качестве параметра указатель:
#include void increment(int *x) < *x = *x + 1; printf("increment function: %d \n", *x); >int main(void)
Теперь в функции increment разыменовываем указатель, получаем его значение и увеличиваем его на единицу.
*x = *x + 1;
Это изменяет значение, которое находится по адресу, хранимому в указателе x.
Поскольку теперь функция в качестве параметра принимает указатель, то при ее вызове необходимо передать адрес переменной: increment(&n); .
В итоге изменение параметра x также повлияет на переменную n:
increment function: 11 main function: 11
Еще один показательный пример применения указателей в параметрах - функция обмена значений:
#include void swap(int *a, int *b) < int temp = *a; *a = *b; *b=temp; >int main(void)
Функция swap() в качестве параметров принимает два указателя. Посредством переменной temp происходит обмен значениями.
При вызове функции swap в нее передаются адреса переменных x и y, и в итоге их значения будут изменены.
Константые параметры
Если необходимо запретить изменять значение параметра-указателя внутри функции, то можно определить такой параметра как константный:
#include // константный параметр int twice(const int *x) < //*x = *x * *x; // так нельзя, так как x - константный параметр int y = *x + *x; return y; >int main(void) < int n = 10; int m = twice(&n); printf("n = %d \n", n); // n = 10 printf("m = %d \n", m); // m = 20 return 0; >
Фактически такой константный параметр будет работать как указатель на константу - мы не сможем изменить его значение внутри функции.
Массивы в параметрах
Если функция принимает в качестве параметра массив, то фактически в эту функцию передается только адрес начала массива. То есть как и в случае с указателями нам доступен адрес, по которому мы можем менять значения. В отличие от параметров примитивных типов, которые передаются по значению.
Например, определим функцию для увеличения элементов массива в два раза:
#include void twice(int n, int p[]) < for(int i = 0; i < n; i++) < p[i]= p[i] * 2; >> int main(void) < int nums[] = ; // получаем количество элементов массива int length = sizeof(nums)/sizeof(nums[0]); twice(length, nums); for(int i=0; i return 0; >
Функция twice в качестве параметров принимает массив и число его элементов и в цикле увеличивает их в два раза.
В функции main передаем массив в функцию twice и затем выводим его на консоль. В результате мы увидим, что массив nums был изменен:
2 4 6 8 10
Так как передача массива в функцию фактически представляет передачу адреса первого элемента, то массивы в параметрах мы можем заменить указателями:
#include void twice(int n, int *p) < for(int i=0; i> int main(void) < int nums[] = ; int length = sizeof(nums)/sizeof(nums[0]); twice(length, nums); for(int i=0; i return 0; >
В итоге в данном случае не будет большой разницы, какой тип имеет параметр - массив или указатель.
Указатели на функции
Чаще всего к ошибкам приводит использование указателей па функцию. Хотя функция - это не переменная, она по-прежнему имеет физическое положение в памяти, которое может быть присвоено указателю. Адрес, присвоенный указателю, является входной точкой в функцию. Указатель может использоваться вместо имени функции. Он также позволяет передавать функции как обычные аргументы в другие функции.
Чтобы понять, как работают указатели на функции, необходимо понять, как компилируются и вызываются функции в С. По мере компиляции функций исходный код преобразуется в объектный и устанавливается точка входа. При вызове функции происходит обращение к данной точке входа. Поэтому указатель на функцию может использоваться для вызова функции.
Адрес функции получается при использовании имени функции без каких-либо скобок или аргументов. (Очень похоже на массивы, где адрес получается с использованием имени массива без индексов.) Рассмотрим следующую программу, предназначенную для демонстрации нюансов объявления:
#include
#include
void check(char *a, char *b, int (*cmp) (const char *, const char *));
int main(void)
char s1 [80], s2[80];
int (*p) (const char*, const char*);
p = strcmp; /* получение адреса strcmp() */
gets(s1);
gets (s2);
check(s1, s2, p);
return 0;
>
void check (char *a, char *b, int (*cmp) (const char *, const char *))
printf("Testing for equality.\n");
if(!(*cmp) (a, b)) printf("Equal");
else printf("Not equal");
>
Когда вызывается check(), ей передаются два указателя на символы и один указатель на функцию. В функции check() аргументы объявляются как указатели на символы и указатель на функцию. Надо обратить внимание на способ объявления указателя на функцию. Следует использовать аналогичный метод при объявлении других указателей на функцию, за исключением тех случаев, когда отличается возвращаемый тип или передаваемые параметры. Скобки вокруг *cmp необходимы для правильной интерпретации компилятором данного выражения.
При объявлении указателя на функцию можно по-прежнему использовать прототип, как показано в предыдущей программе. Тем не менее в большинстве случаев имена настоящих параметров неизвестны. Поэтому можно оставить имена пустыми или можно использовать любые понравившиеся имена.
Рассмотрим работу функции strcmp() в функции check(). Оператор
if (!(*cmp) (a, b) ) printf("Equal");
осуществляет вызов функции, в данном случае strcmp(), с помощью cmp, который указывает на данную функцию. Вызов происходит с аргументами a и b. Данный оператор демонстрирует общий вид использования указателя на функцию для вызова функции, на которую он указывает. Круглые скобки вокруг *cmp необходимы вследствие наличия приоритетов. На самом деле можно напрямую использовать cmp, как показано ниже:
if (!cmp(a, b)) printf("Equal");
Данная версия также вызывает функцию, на которую указывает cmp, но она использует нормальный синтаксис. Использование ( cmp) помогает всем, читающим программу, понять, что указатель на функцию используется для вызова функции вместо вызова функции cmp. Возможно вызвать напрямую check(), используя strcmp, как показано ниже:
check(s1, s2, strcmp);
Данный оператор устраняет необходимость наличия дополнительной переменной-указателя.
Можно задаться вопросом, почему кто-то хочет написать программу таким способом. В данном примере ничего не достигается, но появляются большие проблемы. Тем не менее иногда бывают моменты, когда выгодно передавать функции в процедуры или хранить массивы функций. Следующий пример демонстрирует использование указателей на функции. При написании интерпретатора наиболее типично использование вызовов функций для различных подпрограмм поддержки, типа синус, косинус и тангенс. Вместо использования большого списка для оператора switch, можно использовать массив указателей на функции, в котором доступ к необходимой функции осуществляется с помощью индекса. В данной программе check() может использоваться для проверки как алфавитного, так и численного равенства простым вызовом различных функций сравнения.
#include
#include
#include
#include
void check(char *a, char *b, int (*cmp) (const char *, const char *));
int numcmp (const char *a, const char *b) ;
int main(void)
char s1[80], s2 [80];
gets (s1);
gets (s2);
if(isalpha(*s1))
check (s1, s2, strcmp);
else
check(s1, s2, numcmp);
return 0;
>
void check(char *a, char *b, int (*cmp) (const char *,const char *))
printf("Testing for equality.\n");
if(!(*cmp) (a, b)) printf ("Equal");
else printf("Hot equal");
>
int numcmp (const char *a, const char *b)
If(atoi(a)==atoi(b)) return 0;
else return 1;
>
Передача параметров по указателю
Некоторые разработчики предпочитают наличие амперсанда в f(&obj) как подсказки о том, что значение obj может измениться внутри вызова. Правда, если obj уже и так указатель, то амперсанд не будет нужен.
Плюсы передачи по указателю
При передаче функции обычного параметра, внутри этой функции создается локальная копия, а копирование предполагает некоторые затраты времени. Если копируется небольшой объект, то это незаметно, но со временем вам может потребуется обрабатывать объекты больших размеров. Если параметр передается по адресу, то внутри функции создается только небольшой указатель, а копируется лишь несколько байт.
Это экономия одновременно и по памяти, и по скорости!
Как быть, если мы хотим этой экономии и решили передавать объект по адресу, но не хотим дать функции потенциальную возможность его (случайного) изменения?
Можно использовать константный указатель: const T*
Минусы передачи по указателю
В Си существует неявное преобразование типа целого числа к типу указателя, о котором компилятор выдает лишь предупреждение, но не ошибку:
warning: passing argument 1 of 'foo' makes pointer from integer without a cast
Представьте себе, что foo довольно длинна, и везде, где употребляется x , нужна звёздочка, а вызывается foo 48 раз в разных местах программы — при этом иногда нужен амперсанд, иногда нет.
Итак, легко забыть звёздочку в теле функции foo или амперсанд — в её вызове, значит переданное число может случайно истолковаться как адрес числа. Обращение по непредсказуемому адресу приводит к ошибке Segmentation fault и завершению программы.
Поэтому передача аргументов по адресу опасна!