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nginx

C++におけるポインタ

[前の授業で]、変数はメモリのどこかに存在します。

[でも、その]「[場所]」は「一体どこにある」の？「[直接アクセスできる]？」

ポインタ[とは、アドレス[を格納するための]変数であり――[これを使えば、メモリを直接操作することができる]。

1. ポインタとは何か？

(1) 1.1 [日常生活における]ポインタ

[生活シーン] 番組[での対応]
[あなたの家の]住所（[例]「[北京市朝陽区]...」など） ポインタ（[その]住所）
[あなたの家]（アドレス[が指す実際の建物]） 変数（アドレス[が指す]メモリ[領域]）

ポインタ[の本質]： [アドレスを][格納する][変数]。**

(2) 1.2 なぜポインタが必要なのか？

  1. 動的メモリ[割り当て]（[後述] new / delete）
  2. 関数[外部の変更が必要]変数（[関数に]ポインタ[を渡す]）
  3. [処理]array（array[名]はポインタである）
  4. [複雑なデータ構造の実装]（[連結リスト]、[木]、[グラフ]）

2. ポインタの宣言と初期化

(1) 2.1 ポインタの宣言

[文法]：

▶ サンプル 2: codeexample (難易度 ⭐)

CPP 
* ;
▶ 試してみよう

例：

CPP 
#include iostream

int main() {
 int* pInt; // int
 double* pDouble; // double
 char* pChar; // char
 
 return 0;
}

💡 [要点]： type* [表示]「[その]type[を指す]ポインタ」。

(2) 2.2 [取得]アドレス演算子（&）

& [変数の]アドレスを取得するために使用します。

CPP 
#include iostream

int main() {
 int x = 5;
 
 std::cout << "x：" << x << std::endl;
 std::cout << "x：" << &x << std::endl; // output 0x7ffd4a3b
 
 return 0;
}

出力（例）：

TEXT 
x：5
x：0x7ffd4a3b

💡 [ヒント]： address[の具体的な形式は、システムや]コンパイラによって異なります。

(3) 2.3 ポインタの初期化

CPP 
#include iostream

int main() {
 int x = 5;
 int* p = &x; // p x（p 's x 's）
 
 std::cout << "x：" << &x << std::endl;
 std::cout << "p：" << p << std::endl; // &x
 
 return 0;
}

3. [解]参照（参照解除）

(1) 3.1 [解]参照演算子（*）

* [を使用して][ポインタが][指す]値にアクセスする。

CPP 
#include iostream

int main() {
 int x = 5;
 int* p = &x; // p x
 
 std::cout << "x = " << x << std::endl; // 5
 std::cout << "*p = " << *p << std::endl; // 5（reference）
 
 return 0;
}

💡 [要点]： *p [こそが] x！

(2) 3.2 [ポインタを介して]変数の値を[変更する]

CPP 
#include iostream

int main() {
 int x = 5;
 int* p = &x;
 
 std::cout << "：x =" << x << std::endl; // 5
 
 *p = 100; // x
 
 std::cout << "：x =" << x << std::endl; // 100
 
 return 0;
}

4. ポインタ[のサイズ]

(1) 4.1 ポインタのsizeof

CPP 
#include iostream

int main() {
 int* pInt;
 double* pDouble;
 char* pChar;
 
 std::cout << "int*：" << sizeof(pInt) << "..." << std::endl;
 std::cout << "double*：" << sizeof(pDouble) << "..." << std::endl;
 std::cout << "char*：" << sizeof(pChar) << "..." << std::endl;
 
 return 0;
}

出力（64[ビットシステム]）：

TEXT 
int*：8 
double*：8 
char*：8

💡 [要点]： [すべての]ポインタ[のサイズは同じ]（64[ビットシステムでは] 8 [バイト]、32[ビットシステムでは] 4 [バイト]）——[それらはすべて]アドレスを格納しているからである。

5. nullポインタ（nullptr）

(1) 5.1 nullポインタとは何か？

nullポインタとは、[いかなる]オブジェクト[も]指していないポインタのことです。

CPP 
#include iostream

int main() {
 int* p = nullptr; // （C++11 ）
 
 if (p == nullptr) {
 std::cout << "p" << std::endl;
 }
 
 return 0;
}

💡 [ヒント]： C++11 [以前は] NULL（[実際には] 0）が使用されていましたが、[現在は] nullptrの使用が推奨されています。

(2) 5.2 [解]参照ヌルポインタ[クラッシュする]

CPP 
#include iostream

int main() {
 int* p = nullptr;
 std::cout << *p << std::endl; // ❌ Definebehavior！
 return 0;
}

[実行結果]：

CPP 
Segmentation fault (core dumped) // Linux

[あるいは]

CPP 
Process finished with exit code -1073741819 // Windows

⚠️ [絶対に]参照ヌルポインタを解除してはいけません！

6. ポインタ[としての]関数[の引数]

(1) 6.1 [問題]：関数[外部変数の修正が必要]

CPP 
#include iostream

void modifyValue(int x) {
 x = 100; // ❌ modify's，
}

int main() {
 int a = 5;
 modifyValue(a);
 std::cout << "a = " << a << std::endl; // 5（）
 return 0;
}

(2) 6.2 [解決策]：[ポインタの渡し方]

CPP 
#include iostream

void modifyValue(int* p) {
 *p = 100; // ✅ pointermodify
}

int main() {
 int a = 5;
 modifyValue(&a); // ...
 std::cout << "a = " << a << std::endl; // 100（！）
 return 0;
}

7. 演習：[2つの]変数[の]値を交換する

▶ サンプル 1: [ポインタ]を使って swap を実装する (難易度 ⭐)

CPP 
#include iostream

void swap(int* a, int* b) {
 int temp = *a;
 *a = *b;
 *b = temp;
}

int main() {
 int x = 3, y = 5;
 std::cout << "：x =" << x << ", y = " << y << std::endl;
 
 swap(&x, &y); // ...
 
 std::cout << "：x =" << x << ", y = " << y << std::endl;
 
 return 0;
}
▶ 試してみよう

出力：

= 3, y = 5：x = 5, y = 3

💡 [ヒント]： [後ほど学習する]reference——[reference]を使って[swap]を実装すると[より簡潔]になる。

8. [よくある]エラー

(1) 8.1 [解]参照[未]初期化[された]ポインタ

CPP 
#include iostream

int main() {
 int* p; // ❌ （pointer）
 std::cout << *p << std::endl; // ❌ Definebehavior！
 return 0;
}

[修正]： [初期値を] nullptr に設定するか、[既存の]変数を指定してください。

(2) 8.2 pointertype[不一致]

CPP 
#include iostream

int main() {
 int x = 5;
 double* p = &x; // ❌：int* int
 return 0;
}

コンパイルエラー[詳細]：

TEXT 
error: cannot convert 'int*' to 'double*' in initialization

❓ よくある質問

Q ポインタと参照の違い[は何ですか]？
A [後ほど詳しく説明します]、[ここでは簡単に説明します]： > - ポインタ[は] nullptrを指すことができますが、参照[は初期化する必要があります] > - ポインタ[は他の]変数を指し直すことができますが、参照[は一度バインドされると変更できません] > - ポインタ[は] *p [を使って]参照を解除する必要がありますが、参照は[変数名を直接]使用できます

Q：pointers basicsについて最も重要なことは何ですか？ A：まず核心概念を理解し、その後実践的な例で練習することが重要です。

📖 まとめ

📝 練習問題

  1. 初心者（難易度 ⭐）： [1つ目を宣言] int 変数 x = 10、[さらに1つ宣言] int* ポインタ p [が指す先] x。出力 x [の]値[と] *p [の]値。

  2. 中級（難易度 ⭐⭐）： [関数] void addTen(int* p) を [作成] し、[ポインタが] [指す] 変数に 10 を [加える]。main [内で] [テスト] する。

  3. 上級（難易度 ⭐⭐⭐）： [1つの]プログラムを作成し、[3つの] int変数 a, b, cを宣言し、[さらに3つの]ポインタを[それぞれそれらを指すように]宣言する。[ポインタを介して]3つの変数の値をすべて100に変更し、[その後]出力する。

9. 🚀 次は

[ポインタの基礎]を学んだので、[次は] ポインタと配列（[第]23[課]）について学びます―― [配列]とは[ポインタ]の一種であることを理解し、[ポインタ演算]についても学びます。

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