3 ポインター(10章)

3.1 ポインターとはなにか

これまでの話で，メモリーというものが大体分かったと思う．そして，その内容とともに，アドレスが重要であることも分かったであろう．あるいは，アドレスを上手に操作すれば，いろいろなこと(悪いことも)ができそうだと分かったであろう．

アドレスを操作するとなると，アドレスを入れる変数が欲しくなる． 2.1.1節で述べたように，アドレスは32ビットである．また， int型のデータも32ビットである．従って，int型の変数にアドレスを入れることがあできそうである．具体的には，hogeと言う変数のアドレスをint型の変数 i に，次のような文で，

	i=&hoge;

と代入する．しかし，これはコンパイラーにより警告が出され，推奨される方法でない ⁵．たまたま，私が使っているコンパイラーでは警告で済んでいるが，エラーを出すものもあるであろう．そもそも，アドレスのビット数とint型のビット数が同じであるのは偶然にすぎない．

幸いなことに，C言語にはアドレスを格納する仕組みが用意されている．ポインターという変数を使い，アドレスが格納できるのである．そのアドレスを格納するポインター型変数は，

	int *pi;
	double *px;

と宣言する．アスタリスク(*)をつければ，ポインターの宣言になる．

整数型変数 i と実数型変数 x のアドレスは，&iと &xのようにすると取り出すことができる．アドレス演算子(&)を使うのである．取り出したアドレスは，ポインターに

	pi=&i;
	px=&x;

のようにして代入できる．アドレス演算子(&)により変数の先頭アドレスを取り出して，代入演算子(=)を用いて，ポインター型変数に代入している．

ポインター機能は，アドレスの格納のみに止まらず，そのアドレスが示しているデータの内容も表すことができる．今までの例の通り，ポインターには変数の先頭アドレスが格納されている．そして，ポインターの宣言の型から，そのポインターが指しているデータの内容までたぐり寄せることができる．ポインターpiとpxが示しているデータの値を，整数型変数 j と実数型変数 y に代入する場合

	j=*pi;
	y=*px;

とかく．ここで，アスタリスク(*)は間接参照演算子で，ポインターが示しているアドレスのデータを取り出せるのである．このようにアドレスのみならず，そのアドレスのデータの型までポインターは持っているから，これが可能なのである．このことから，アドレスとは言わずにポインター(pointer 指し示すもの)と言うのであろう．

ポインターとは，アドレスを格納する変数のことである⁶．
ポインターの宣言には，型名とアスタリスク(*)を付ける．
変数のアドレスを取り出すには，変数名の前にアンパサンド(&)をつける． &はアドレス演算子である．
ポインターが示しているデータの値を取り出すためには，ポインター変数の前にアスタリスク(*)をつける．*は間接参照演算子である．

3.2 プログラム例

実際のプログラムで見てみよう．リスト2のプログラムは，の動作は以下の通りである．これにより，ポインターの意味とそれに関わる演算子の動作の基礎的なことを理解する．

ポインター変数 p と整数変数 i を宣言する．
整数変数 i の先頭アドレスをポインター p に代入する．
各種演算子を使って，p や i アドレス等を調べる．

このプログラムの各行の内容は，以下の通りである．1行毎にきっちり理解することが重要である．

4行: 整数型のポインターpを宣言している．pに整数型のデータの先頭アドレスを格納する．
5行: 整数型の変数 i を宣言し， $(11223344)_{16}$ を代入している．
7行: 変数 i の先頭アドレスをアドレス演算子 &により取り出し，ポインター p に代入している．
9行: 整数変数 i の先頭アドレスを変換指定子 %p により表示している．
10行: ポインター p の先頭アドレスを変換指定子 %p により表示している．
12行: 整数変数 i の値を16進数表示の変換指定子 %0x により表示している．
13行: ポインター p の値を16進数表示の変換指定子 %0x により表示している．ただし，ポインターはアドレスなので，強制型変換(キャスト)により，符号なし整数にしている⁷．
15行: ポインターが指し示すアドレスに格納されているデータを表示している．

   1 #include <stdio.h>
   2 
   3 int main(void){
   4   int *p;
   5   int i=0x11223344;
   6 
   7   p=&i;
   8 
   9   printf("address i %p\n", &i);
  10   printf("address p %p\n", &p);
  11 
  12   printf("value i %0x\n", i);
  13   printf("value p %0x\n", (unsigned int)p);
  14 
  15   printf("value *p %0x\n", *p);
  16 
  17   return 0;
  18 }

$\fbox{実行結果}$

	address i 0xbffff6b0
	address p 0xbffff6b4
	value i 11223344
	value p bffff6b0
	value *p 11223344

この実行結果から，メモリーは図6のようになっていることが分かる．ポインター p には，整数変数 i の先頭アドレスが格納されている．さらに，ポインターpに間接参照演算子*を作用(*p)させることにより，ポインターが指し示すアドレスの内容を取り出している．また，どんな変数でも，アドレス演算子&で，メモリーのアドレスが取り出せている．これらのことをしっかり理解すると，ポインターは難しくない．

**図 6:** リスト2のプログラム実行後のメモリーの内容
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/pointer_in_memory.eps}$

3.3 ポインターに関係する演算子

ポインターに関係する演算子を表2にまとめておく．ただし，各変数は

	char   c, *cp;
	int    i, *ip;
	double x, *xp;

と宣言したとする．

**表 2:** 演算子
演算子	通常の変数(`c, i, x`)	ポインター(`cp, ip, xp`)	例
	格納されている値	格納されているアドレス	`c, i, x, cp, ip, xp`
`&`	変数のアドレス	ポインターのアドレス	`&c, &i, &x, &cp, &ip, &xp`
`*`	コンパイルエラーのため不可	ポインターが示す値	`cp, ip, *xp`

まとめると，重要なことは以下の通りである．

通常の変数には値を，ポインターにはアドレスを格納する．
アドレス演算子&は，変数(ポインター型変数も含む)のアドレス返す．
間接参照演算子*は，ポインターが示すメモリーに格納されている値を返す．

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志

Yamamoto Masashi
平成19年5月23日