В программировании есть понятие указателей — особенно часто о них можно услышать в языках вроде C. Указатели считаются сложной темой, и про тех, кто ими пользуются, ходят легенды. Но на самом деле в указателях нет ничего сложного. Сейчас разберём.
Что такое указатель
Когда мы заводим новую переменную, компьютер выделяет для неё место в оперативной памяти:
Количество этих ячеек зависит от типа данных, который хранится в этой переменной: обычно для целого числа выделяют 2 или 4 байта, для дробного — 8 байт, для строки — столько же, сколько и символов и ещё 1 служебный байт и так далее. Но сколько бы байтов ни выделил компьютер для хранения, он выделяет эти байты подряд, друг за другом, и запоминает два момента:
- Сколько байтов занимает переменная.
- По какому адресу в памяти находится первый байт этой переменной.
Если совсем упростить, то адрес в памяти — это порядковый номер ячейки, где хранится байт. Так вот, в указателях как раз хранятся адреса памяти, где начинаются разные переменные:
Зачем это нужно
Указатели нужны для того, чтобы можно было напрямую работать с оперативной памятью. Например, указатели позволяют экономить выделение памяти: когда в функцию вместо переменной передаётся указатель, компьютер не создаёт её локальную копию, а обращается к ней напрямую.
Второе применение указателей — динамическое управление памятью. Если нам нужно выделить в памяти некоторую область для хранения своих данных, но стандартные переменные нам не подходят, мы можем использовать указатель. В этом случае мы помещаем в него стартовый адрес ячейки и говорим, сколько байтов после него нужно использовать и что в них положить.
Почему указателями редко пользуются
Если в указатель положить адрес памяти, который выходит за границы, выделенные для этой программы, то мы можем повредить чужие данные. Некоторые языки, например, C++, не всегда перепроверяют то, что делает программист, поэтому там легко сломать не только свою программу, но и весь компьютер.
Дело в том, что компьютеру всё равно, что лежит по адресу, написанному в указателе — данные, переменная или что-то чужое. Всё, что он делает — это идёт по этому адресу и стирает либо записывает туда что-то своё, не задавая лишних вопросов. Это мощная штука, но чтобы ей пользоваться, нужно чётко знать внутреннюю архитектуру памяти и работы компилятора.
В каких языках есть указатели
Самые популярные языки с поддержкой указателей — это всё семейство Си-языков:
А всё потому, что в старые времена оперативной памяти было мало и нужно было использовать её как можно эффективнее. Поэтому иногда было нормально, когда одна и та же область памяти использовалась программистом для хранения разных данных.
Также полноценные указатели есть в некоторых современных языках высокого уровня: Java, Pascal и Go.
