Programski jezici → C → Pokazivači

Pokazivači u jeziku C

Pokazivači su jedna od najmoćnijih osobina programskog jezika C. Oni omogućavaju direktan rad sa memorijom, što povećava efikasnost programa i omogućava manipulaciju podacima na niskom nivou.

Šta su pokazivači?

Pokazivač je promenljiva koja čuva memorijsku adresu druge promenljive. Umesto da sadrži stvarnu vrednost, pokazivač pokazuje na mesto u memoriji gde se ta vrednost nalazi.Svaki podatak koji se koristi u nekom programu mora biti definisan, tj. za njega se mora rezervisati memorija. Dodela vrednosti nekom podatku znači da se ta vrednost u binarnom obliku smesti na određenu memorijsku lokaciju. Pri tome je za podatak zauzeto onoliko bitova memorije koliko se zauzima za određeni tip podatka. Npr. za podatak tipa int u jeziku C to bi bilo 16 ili 32 bita.

Svaka memorijska lokacija ima neku svoju adresu. To je broj pridružen nekoj lokaciji. Najmanja memorijska lokacija koja može samostalno da se adresira je obično jedan bajt.

Pokazivač je prost podatak u koji može da se smesti adresa neke lokacije u memoriji.

Podaci na koje pokazuju pokazivači mogu biti različitih tipova.Kada neki podatak zauzima više bajtova, pod adresom podatka podrazumeva se bajt sa najmanjim rednim brojem.

Adresa nekog podatka u memoriji može da se dobije pomoću prefiksnog unarnog operatora &. Pogledaj više o operatorima na stranici Operatori u C jeziku.

Definisanje pokazivača

* identifikator_pokazivača

Posmatrajmo sledeći kod:

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = 1; // Deklaracija i inicijalizacija promenljive
    int *pint; // Deklaracija pokazivača na int

    pint = &a; // Pokazivač dobija adresu promenljive a
    printf("%d\n", a); // Ispis vrednosti promenljive a
    printf("%p\n", (void *)pint); // Ispis adrese promenljive a
    return 0; // Kraj programa
}

Na standardnom izlazu:

Uveden je celobrojni podatak a i inicijalizovan na vrednost 1. Takođe je uveden i pokazivac pint na celobrojni podatak i on je inicijalizovan sa memorijskom adresom podatka a. Primetimo da se prilikom štampanja vrednosti pokazivača dobija veliki broj u heksadecimalnom zapisu. Adrese u memoriji su obično ovakve vrednosti.Opis tipa podatka na početku deklarativne naredbe označava tip pokazivanog podatka. U prethodnom je to int tj. pokazivač pokazuje na ceo broj. Ukoliko bi podatak bio tipa double onda bi se pokazivač na podatak tipa double definisao i inicijalizovao na sledeći način:

double x = 2;
double *pdb;
pdb = &x;

Dodela vrednosti podatku preko pokazivača na drugi podatak

Ako bi smo želeli da u prethodnom primeru uvedemo još jedan podatak tipa double npr. y i da inicijalizujemo ovu vrednost koristeći pokazivač na x, dodali bi sledeći kod:

double x = 2;
double *pdb;
pdb = &x;
double y;
y = *pdb; //y je sada 2

Adresna aritmetika

U jeziku C/C++ dozvoljene su sledeće operacije nad pokazivačima:

• dodela vrednosti jednog pokazivača drugom
• ​dodavanje celobrojnog podatka na vrednost pokazivača i oduzimanje celobrojnog podatka od vrednosti pokazivača
• oduzimanje i upoređivanje dva pokazivača
• upoređivanje pokazivača nulom

Zašto koristiti pokazivače?

• Omogućavaju efikasniju manipulaciju nizovima i stringovima.
• Koriste se za dinamičku alokaciju memorije.
• Omogućavaju direktan rad sa memorijom i optimizaciju koda.
• Ključni su za rad sa funkcijama koje vraćaju više vrednosti i rade sa strukturama podataka poput povezanih listi.

Pokazivači su moćan alat, ali ih treba koristiti pažljivo kako bi se izbegle greške kao što su dereferenciranje NULL pokazivača ili rad sa neinicijalizovanim pokazivačima.

Pokazivači i nizovi

Pretpostavimo da je definisan sledeći niz celih brojeva:

int A[7] = {5, -2, 3, 8, 11, 0, 25};

Da bi ispisali elemente niza korišćenjem pokazivača uvešćemo pokazivač pA i inicijalizovati ga memorijskom adresom prvog elementa niza:

int *pA = A;

Da bi odštampali vrednost elementa niza na koji pokazivač pokazuje treba upotrebiti *pA:

printf("%d\n", *pA);

Da bi pokazivač menjao element na koji pokazuje tokom izvršavanja petlje, potrebno ga je inkrementirati, tj. povećati njegovu vrednost za 1:

pA++;
printf("%d\n", *(pA));

ili:

printf("%d\n", *(pA + i));

U prvom ciklusu, za i = 0 vrednost pokazivača, tj. adresa prvog elementa niza ima vrednost npr. 0xfdf0(heksa decimalni broj) vidi sliku 3. U svakom ciklusu vrednost pokazivača se pomeri za 1(pA++), što znači da će nova adresa biti veća za veličinu podatka u bajtovima na koji pokazuje pokazivač. Ta veličina u ovom slučaju iznosi 4 (int podatak ima veličinu od 4 bajta). Ova vrednost bi se dobila i sa sizeof(int).

U 4. ciklusu npr. i = 3, pa će vrednost memorijske adrese biti veća za 3*4=12 bajta, što je takođe prikazano na slici.

gde se promenljiva "i" menja tokom ciklusa.

Kompletan kod se može videti u nastavku:

#include <stdio.h>
int main() {
    int A[7] = {5, -2, 3, 8, 11, 0, 25};
    int *pA = A; // Pokazivač na prvi element niza
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
        printf("%p\n", (pA + i)); // Ispis adrese elementa
        printf("%d\n", *(pA + i)); // Ispis vrednosti elementa
    }

    return 0;
}

Ako pokrenemo debuger i zaustavimo program unutar petlje, možemo da analiziramo kako se vrednost adrese, na koju pokazuje pokazivač menja tokom ciklusa, kada se vrednost pokazivača promeni za 1. Za i = 3 pokazivač se pomera, tako da pokazuje na 4. element u nizu, a to znači, da se adresa uvećala za 3 * 4 bajta, tj. sa vrednosti 0x61fdf0(0 je završna) promeni se na 0x61fdfc(c je završno i to predstavlja broj 12 u heksadecimalnom sistemu).

Pokazivači i stringovi

Neka je zadat string, odnosno niz char podataka na sledeći način:

char tekst[17] = "Danas je lep dan";

Elementi ovog niza su znakovi, s tim što je poslednji znak '\0'. Više o stringovima u jeziku C pročitajte u članku: C Stringovi.

Da bi ispisali te znakove na ekranu, koristićemo petlju, a character-ima pristupiti pomoću pokazivača. Definišimo pokazivač na podatak tipa char i inicijalizujmo ga memorijskom adresom prvog elementa niza tekst:

char *ptr = tekst;

Upotrebićemo while petlju, a znakovima pristupiti koristeći pokazivač na podatak tipa char. Kompletan kod je prikazan ispod.

#include <stdio.h>
int main() {
    char tekst[17] = "Danas je lep dan"; // Inicijalizacija niza karaktera
    char *pTekst = tekst; // Pokazivač na prvi element niza
    while (*pTekst != '\0') { // Petlja se izvodi dok ne naiđe na null terminator
        printf("%c\n", *pTekst); // Ispisuje znak na koji pokazuje pokazivač
        pTekst++; // Pomeranje pokazivača na sledeći znak
    }

    return 0; // Kraj programa
}

Uslov koji se ispituje u while petlji je da vrednost koda tekućeg character-a bude različita od vrednosti koda poslednjeg character-a, dakle, da bude različit od '\0'.

Pomeranje pokazivača, da pokazuje na sledeći znak, se ostvaruje povećanjem vrednosti pokazivača za 1. U ovom slučaju dužina char podatka je 1 bajt, pa će se adresa na koju pokazuje pokazivač promeniti u svakom ciklusu za 1 bajt a ne za 4 bajta, što je bio slučaj kod podataka tipa int.

Posle izvršenja programa, prikazaće se:

Primeri upotrebe pokazivača

1. Osnovni primer: Deklaracija i dereferenciranje pokazivača

Ovaj primer prikazuje kako deklarisati pokazivač, dodeliti mu adresu promenljive i dereferencirati ga da bismo dobili vrednost.

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = 10; // Inicijalizacija promenljive
    int *p = &a; // Pokazivač p dobija adresu promenljive a
    printf("Vrednost promenljive a: %d\n", a);
    printf("Adresa promenljive a: %p\n", &a);
    printf("Vrednost na koju pokazuje p: %d\n", *p);
    printf("Adresa na koju pokazuje p: %p\n", p);

    return 0; // Kraj programa
}

Objašnjenje: *p dereferencira pokazivač i vraća vrednost na koju pokazuje.

2. Pokazivači i nizovi

Ovaj primer prikazuje kako pokazivači mogu da manipulišu nizovima.

#include <stdio.h>
int main() {
    int niz[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *p = niz; // Pokazivač na prvi element niza
    printf("Prvi element: %d\n", *p);
    printf("Drugi element: %d\n", *(p + 1)); // Pomera pokazivač za jedno mesto
    printf("Treći element: %d\n", *(p + 2));

    return 0; // Kraj programa
}

Objašnjenje: Pokazivač p pokazuje na prvi element niza, a pomeranje p + 1 pokazuje na sledeći element.

3. Pokazivači i funkcije (prosleđivanje pokazivača)

Ovaj primer prikazuje kako možemo proslediti pokazivač funkciji da bismo izmenili vrednost promenljive.

#include <stdio.h>
void promeniVrednost(int *p) {
    *p = 100; // Promena vrednosti promenljive kroz pokazivač
}

int main() {
    int broj = 50;
    printf("Pre promene: %d\n", broj);

    promeniVrednost(&broj);

    printf("Posle promene: %d\n", broj);

    return 0;
}

Objašnjenje: Funkcija promeniVrednost menja vrednost originalne promenljive pomoću pokazivača.

4. Dinamička alokacija memorije sa pokazivačima

Ovde koristimo malloc za dinamičku alokaciju memorije.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int *p;
    p = (int *)malloc(5 * sizeof(int)); // Alocira prostor za 5 celih brojeva
    if (p == NULL) {
        printf("Alokacija memorije nije uspela.\n");
        return 1;
    }

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        p[i] = i * 10;
    }

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("Element %d: %d\n", i, *(p + i));
    }

    free(p); // Oslobađanje memorije
    return 0;
}

Objašnjenje: Koristimo malloc za dodelu memorije i free da bismo oslobodili memoriju.

5. Pokazivači na funkcije

Ovde koristimo pokazivač na funkciju da bismo pozvali različite funkcije dinamički.

#include <stdio.h>
void hello() {
    printf("Zdravo, svete!\n");
}

void bye() {
    printf("Doviđenja!\n");
}

int main() {
    void (*fptr)(); // Deklaracija pokazivača na funkciju

    fptr = hello; // Pokazivač sada pokazuje na hello()
    fptr(); // Poziv funkcije

    fptr = bye; // Pokazivač sada pokazuje na bye()
    fptr(); // Poziv funkcije
    return 0;
}

Objašnjenje: Pokazivač fptr može pokazivati na različite funkcije i pozivati ih dinamički.

Primeri za samostalan rad

ZADATAK 1: Osnovna manipulacija pokazivačima

Tekst zadatka:Napiši program koji koristi pokazivač da promeni vrednost promenljive. Program treba da:

1. Deklariše promenljivu x tipa int i dodeli joj vrednost 10.
2. Deklariše pokazivač p koji pokazuje na x.
3. Korišćenjem pokazivača, promeni vrednost x na 20.
4. Prikaže početnu i izmenjenu vrednost x.

Instrukcije za rešavanje:

• Koristi int promenljivu za skladištenje vrednosti.
• Kreiraj pokazivač koji čuva adresu te promenljive.
• Upotrebi operator * (dereferenciranje) da izmeni vrednost promenljive preko pokazivača.

#include <stdio.h>

int main() {
    // Deklaracija promenljive x i dodela početne vrednosti
    int x = 10;

    // Prikaz početne vrednosti
    printf("Početna vrednost x: %d\n", x);

    // Deklaracija pokazivača p i dodela adrese promenljive x
    int *p = &x;

    // Promena vrednosti x pomoću pokazivača
    *p = 20;

    // Prikaz izmenjene vrednosti
    printf("Izmenjena vrednost x: %d\n", x);
    return 0;
}

ZADATAK 2: Zamena vrednosti pomoću pokazivača

Tekst zadatka:Napiši program koji koristi funkciju i pokazivače za zamenu vrednosti dve promenljive.

1. Deklariši dve int promenljive i dodeli im proizvoljne vrednosti.
2. Kreiraj funkciju zameni koja uzima pokazivače na te dve promenljive i menja im vrednosti.
3. Prikaži vrednosti pre i posle zamene.

Instrukcije za rešavanje:

• Kreiraj funkciju koja koristi pokazivače kao argumente.
• U funkciji zameni vrednosti pomoću privremene promenljive.
• Koristi & za prosleđivanje adresa funkciji.

#include <stdio.h>

// Funkcija za zamenu vrednosti pomoću pokazivača
void zameni(int *a, int *b) {
    // Pomoćna promenljiva za zamenu
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    // Deklaracija i inicijalizacija promenljivih
    int x = 5, y = 10;

    // Prikaz početnih vrednosti
    printf("Pre zamene: x = %d, y = %d\n", x, y);

    // Poziv funkcije za zamenu
    zameni(&x, &y);

    // Prikaz vrednosti nakon zamene
    printf("Posle zamene: x = %d, y = %d\n", x, y);
    return 0;
}

ZADATAK 3: Ispis elemenata niza pomoću pokazivača

Tekst zadatka:Napiši program koji koristi pokazivač za ispis elemenata niza.

1. Deklariši niz brojevi od 5 celih brojeva.
2. Inicijalizuj pokazivač p tako da pokazuje na prvi element niza.
3. Ispisuj elemente niza koristeći pokazivač i aritmetiku pokazivača.

Instrukcije za rešavanje:

• Inicijalizuj pokazivač na početak niza (p = niz).
• Koristi p + i za pristup elementima niza.
• Dereferenciranjem pokazivača (*(p + i)) ispiši vrednosti.

#include <stdio.h>

int main() {
    // Deklaracija i inicijalizacija niza
    int brojevi[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

    // Deklaracija pokazivača
    int *p = brojevi;

    // Ispis elemenata niza pomoću pokazivača
    printf("Elementi niza su:\n");
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", *p);
        p++; // Prelazak na sledeći element
    }

    return 0;
}

ZADATAK 4: Suma elemenata niza pomoću pokazivača

Tekst zadatka:Napiši program koji koristi pokazivač za izračunavanje sume elemenata niza.

1. Deklariši niz brojevi od 5 celih brojeva.
2. Kreiraj funkciju izracunajSuma koja uzima pokazivač na niz i njegovu dužinu.
3. Izračunaj sumu elemenata koristeći pokazivač i vrati rezultat.
4. Prikaži sumu u main funkciji.

Instrukcije za rešavanje:

• Prosledi pokazivač na prvi element niza funkciji.
• Koristi aritmetiku pokazivača da prolaziš kroz niz.
• Akumuliraj sumu koristeći dereferenciranje pokazivača.

#include <stdio.h>

int izracunajSuma(int *niz, int duzina) {
    int suma = 0;
    for (int i = 0; i < duzina; i++) {
        suma += *niz; // Dodavanje vrednosti na koju pokazivač ukazuje
        niz++; // Prelazak na sledeći element
    }
    return suma;
}

int main() {
    // Deklaracija i inicijalizacija niza
    int brojevi[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

    // Pozivanje funkcije za izračunavanje sume
    int suma = izracunajSuma(brojevi, 5);

    // Ispis rezultata
    printf("Suma elemenata niza je: %d\n", suma);

    return 0;
}

Proveri znanje