08. Указатели и ссылки

Что такое память и адрес

Каждая переменная хранится в памяти компьютера. У неё есть:

• Значение — то, что в ней записано (например, 42).
• Адрес — место, где это значение хранится.

Можно представить память как огромный шкаф с ячейками. Каждая ячейка имеет свой номер (адрес), а внутри хранится значение.

Что такое указатель

Указатель — это переменная, которая хранит адрес другой переменной.

Пример

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int x = 10;
    int* ptr = &x; // указатель хранит адрес переменной x
cout << "Значение x: " << x << endl;
    cout << "Адрес x: " << &x << endl;
    cout << "Значение ptr (адрес x): " << ptr << endl;
    cout << "Значение по адресу ptr: " << *ptr << endl;
return 0;
}

Разбор кода

• int* ptr — создаём указатель на целое число.
• &x — оператор, который возвращает адрес переменной x.
• *ptr — оператор разыменования: достаёт значение по адресу.

Результат

Значение x: 10 Адрес x: 0x7ffeefbff4ac Значение ptr (адрес x): 0x7ffeefbff4ac Значение по адресу ptr: 10

(Адреса будут отличаться на вашем компьютере.)

Зачем нужны указатели

• Для передачи данных между функциями без копирования (ускоряет работу).
• Для динамического управления памятью (создание и удаление переменных во время работы программы).
• Для работы с массивами и структурами данных (например, списками, деревьями).

Изменение значения через указатель

С помощью указателя можно изменить значение переменной, на которую он указывает.

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int x = 5;
    int* p = &x;
*p = 15; // изменяем значение переменной x через указатель
cout << "Новое значение x: " << x << endl;
    return 0;
}

Вывод: Новое значение x: 15

NULL и nullptr

Если указатель ни на что не ссылается, ему нужно присвоить специальное значение — nullptr.

int* ptr = nullptr;
if (ptr == nullptr) {
    cout << "Указатель пуст." << endl;
}

Динамическая память

Иногда нужно создать переменные во время выполнения программы. Для этого используется оператор new.

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int* p = new int; // создаём переменную в динамической памяти
    *p = 25;
cout << "Значение: " << *p << endl;
delete p; // освобождаем память
    p = nullptr; // сбрасываем указатель
return 0;
}

Объяснение

• new — выделяет память под переменную.
• delete — освобождает память, чтобы избежать утечек.

Массивы в динамической памяти

Можно создавать массивы динамически.

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int size;
    cout << "Введите размер массива: ";
    cin >> size;
int* arr = new int[size];
for (int i = 0; i < size; i++) {
        arr[i] = i * 2;
    }
cout << "Массив: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
delete[] arr; // освобождение памяти
    arr = nullptr;
return 0;
}

Что такое ссылка

Ссылка — это другое имя для уже существующей переменной. Она не хранит адрес, а просто «указывает» на тот же объект.

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    int x = 10;
    int& ref = x; // создаём ссылку
ref = 20; // изменяем x через ссылку
    cout << "x = " << x << endl;
    return 0;
}

Объяснение

• int& ref = x — создаёт ссылку на x.
• Теперь ref и x — одно и то же место в памяти.
• Ссылку нельзя изменить, чтобы она указывала на другую переменную.

Передача по ссылке

Ссылки часто используются в функциях, чтобы изменять значения прямо в вызывающем коде.

#include <iostream>
using namespace std;
void addOne(int& n) {
    n++;
}
int main() {
    int a = 5;
    addOne(a);
    cout << a << endl; // 6
    return 0;
}

Разница между указателем и ссылкой

• Указатель можно «переназначить» — ссылку нельзя.
• Указатель может быть nullptr — ссылка всегда должна ссылаться на существующую переменную.
• Указатель нужно разыменовывать через * — ссылка используется напрямую.

Типичные ошибки новичков

• Использование неинициализированных указателей (могут указывать куда угодно).
• Забыли delete — утечка памяти.
• Удалили память, но продолжают использовать указатель — это dangling pointer.

Мини-практика

Попробуйте выполнить задания:

• Создайте переменную и выведите её адрес и значение через указатель.
• Напишите функцию, которая принимает указатель на число и увеличивает его значение в 2 раза.
• Сделайте программу, которая создаёт динамический массив, заполняет числами и считает сумму элементов.

Пример: удвоение через указатель

#include <iostream>
using namespace std;
void doubleValue(int* p) {
    *p = *p * 2;
}
int main() {
    int n = 7;
    doubleValue(&n);
    cout << n << endl; // 14
    return 0;
}

Советы новичкам

• Используйте nullptr, когда указатель не используется.
• Не забывайте освобождать память после new.
• Предпочитайте ссылки, если не нужно вручную управлять памятью.
• Когда освоитесь — изучите умные указатели (smart pointers) в C++11 и новее.

Итоги урока

Теперь вы знаете:

• Что такое указатели и как они работают с адресами памяти.
• Как использовать операторы & и *.
• Как создавать и удалять динамические объекты.
• Что такое ссылки и чем они отличаются от указателей.