ポインタ（１）

ポインタと計算機の仕組み

Ｃ言語の中で、最も便利で強力な仕組みがポインタです。ポインタ はなくても、 プログラムは書くことができますが、ポインタを使うと効率的なプログラムを、 わかりやすく書くことができます。というのは、ポインタは計算機の仕組みと 密接に関係しており、計算機の仕組みをわかりやすくプログラマに見せてくれ るからです。これが、Ｃ言語がオペレーティングシステムなど計算機のハード ウエアに近いところを扱わなくてはならないシステムプログラムによく使われ る理由にもなっています。今回は、ポインタについて説明します。

一言でいってしまえば、ポインタとはアドレスのことです。では「アドレス」 とはなんでしょうか？計算機にはＣＰＵとメモリがあることはしっていますね。 メモリにはプログラムとデータが格納されていて、ＣＰＵがメモリの中にある プログラムを読み取っていろいろな動作をしているのは計算機です。このメモ リには、プログラムを実行するＣＰＵがアクセスするデータも格納されていま す。メモリは１バイト（８ビット）ごとに区切られており、ＣＰＵがメモリに アクセスする場合には、何番目のバイトかを指定してアクセスします。例えば、 全部で１０００バイトのメモリであれば、０番から１０００番の番号を指定し てメモリにアクセスします。この何番目かのメモリかがアドレスです。１バイ トごとといいましたが、整数を格納するためには整数は３２ビットつまり、４ バイトが必要なので、４つの連続したバイトを使って格納しています。この整 数にアクセスするにはこのうち最初のバイトのアドレスを指定してアクセスし ます。

もっと簡単なたとえは、メモリとはデータをいれておくための箱です。アドレ スとはその箱につけられている番号ということができます。ポインタとはこの ようなアドレスをあらわす値の、Ｃ言語での呼び名です。

ポインタの使い方

実は、ポインタ（アドレス）はすでに皆さんは使っています。整数の入力をす るときに、次のように書いていたはずです。

int x; sscanf("%d",&x);

さて、このアドレスをどこかに取っておくことを考えましょう。アドレス（ポ インタ）を格納するための変数をポインタ変数といいます。Ｃ言語では、ポイ ンタ変数の宣言にはそのポインタがどのようなデータ型を格納しているかを指 定しなくてはなりません。変数の宣言のデータ型として、値のアドレスのとこ ろに格納するデータ型とその後に*をつけて、宣言します。例えば、整数が格 納されるアドレスを格納するポインタ変数pは、以下のように宣言します。

int *p;

p = &x;

では、ポインタ変数を使って、そのポインタ変数に格納されているアドレスの ところにある整数を読み出してみましょう。そのためには、ポインタ変数に＊ をつけます。例えば、ポインタ変数pに格納されているアドレスにある整数を 取り出して、変数yに代入するには、以下のようにします。

y = *p;

y = *p + 100;

*pは、代入に使うこともできます。ポインタ変数pで指されているところに、１００を代入するためには、以下のように書きます。

*p = 100;

a = 1; b = 2; p = &a; q = &b; *p = *p + 1; *q = *q + *p; printf("b=%d\n",b);

関数とポインタ

void swap(int *p, int *q){ int t; t = *p; *p = *q; *q = t; }

swap(&a,&b);

また、これまで説明した関数は関数の返り値として、return文で１つの値しか 返すことができませんでした。ポインタの引数を使えば、複数の値を返すこと ができます。例えば、足し算と引き算の値を同時に返す手続きは以下のように します。

void addsub(int x, int y, int *add, int *sub){ *add = x + y; *sub = x - y; return; }

配列とポインタ

すでにポインタを使っているもう一つの例は配列です。変数と同じように配列もその実体はどこかのメモリです。例えば、

int A[100];

p = A;

*p = 100;

文字列は、文字の配列であると説明しました。文字列の入力のときにscanfに 渡す引数は文字列のアドレスです。変数xの時にはそのアドレスを渡すために、 &xとしましたが、配列の場合は配列名自身がアドレスを表しますので、次のよ うに、sには＆をつけなくてもいいわけです。

char s[10]; ... scanf("%s",s);