Δείκτης (πληροφορική)

Ένας δείκτης (ο p) δείχνει μια διεύθυνση μνήμης η οποία αναφέρεται (περιέχει) σε μια μεταβλητή b. Στο παραπάνω διάγραμμα χρησιμοποιείται ο ίδιος χώρος διευθύνσεων για δείκτες και μη-δείκτες, κάτι το οποίο δεν συμβαίνει πάντα.

Στην πληροφορική, ο δείκτης (αγγλ. Pointer) είναι τύπος δεδομένων του οποίου η τιμή είναι η διεύθυνση μνήμης που περιέχει κάποιο άλλο δεδομένο. Ονομάζεται δείκτης γιατί είναι μια μεταβλητή η οποία "δείχνει" την διεύθυνση μνήμης μιας άλλης μεταβλητής. Για την πρόσβαση στην τιμή της διεύθυνση μνήμης που περιέχει ο δείκτης (την μεταβλητή που δείχνει η διεύθυνση) χρησιμοποιείται ο τελεστής έμμεσης αναφοράς (dereferencing operator). Για την πρόσβαση στην διεύθυνση μνήμης που δείχνει ο δείκτης χρησιμοποιείται το τελεστής διεύθυνση (address operator).

Δείκτες σε δεδομένα μπορούν να αυξήσουν την απόδοση σε βρόγχους επανάληψης, όπως για παράδειγμα σε βρόγχο πρόσβασης σε χαρακτήρες συμβολοσειρών ή βρόγχους σε πίνακες αναφοράς (lookup tables) ή βρόγχους διάσχισης δενδρικών δομών (tree structures). Σε συγκεκριμένες περιπτώσεις, είναι αποδοτικότερο από πλευράς χρήσης μνήμης και χρόνου να αντιγραφεί ένα δείκτης και στην συνέχεια να χρησιμοποιηθεί ο τελεστής έμμεσης αναφοράς από το να αντιγραφούν τα δεδομένα (ιδιαίτερα στην περίπτωση ογκωδών δομών δεδομένων) στα οποία ο δείκτης αναφέρεται.

Οι δείκτες χρησιμοποιούνται για να αποθηκεύουν τις διευθύνσεις υπορουτίνων στον διαδικαστικό προγραμματισμό και η χρήση αυτών κατά την διάρκεια εκτέλεσης των προγραμμάτων χρησιμοποιώντας βιβλιοθήκες δυναμικής σύνδεσης (dynamic link libraries - DLLs). Στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό οι δείκτες σε συναρτήσεις χρησιμοποιούνται στην διασύνδεση μεθόδων (binding methods).

Στις περισσότερες γλώσσες υψηλού επιπέδου οι δείκτες χρησιμοποιούνται σπανίως διότι αυτές παρέχουν άλλους μηχανισμούς που κάνουν περιττή την χρήση δεικτών. Στις γλώσσες υψηλού επιπέδου που χρησιμοποιούνται οι δείκτες, παίζουν ουσιαστικά τον ρόλο καταχωρητών γενικού σκοπού των γλωσσών χαμηλού επιπέδου όπως είναι η συμβολική γλώσσα και η γλώσσα μηχανής. Επειδή οι δείκτες επιτρέπουν την κατευθείαν πρόσβαση σε θέση μνήμης, η χρήση αυτών στον προγραμματισμό δημιουργεί ρίσκα με την λάθος χρήση αυτών.

Περιγραφή

Ένας αρχέγονος τύπος δεδομένου (primitive data type) είναι ένας τύπος δεδομένου το οποίο μπορεί να γραφτεί στην μνήμη του υπολογιστή χρησιμοποιώντας λειτουργίες πρόσβασης στην μνήμη (για παράδειγμα και το Byte και η Λέξη-Word είναι αρχέγονοι τύποι δεδομένων). Ένα συσσωμάτωμα δεδομένων (data aggregate) είναι ένα σύνολο από αρχέγονα δεδομένα τα οποία καταλαμβάνουν ένα συνεχές χώρο μνήμης και δημιουργούν ένα δεδομένο (για παράδειγμα ένα τέτοιο συσσωμάτωμα μπορεί να καταλαμβάνει 3 συνεχόμενα bytes, με τιμές οι οποίες αναπαριστούν τις 3 συντεταγμένες στο χώρο). Όταν το συσσωμάτωμα δεδομένων αποτελείται από τον ίδιο τύπο αρχέγονων δεδομένων, τότε αυτό μπορεί να αποκαλεστεί δομή δεδομένων πίνακα. Με αυτή τη λογική μια λέξη-word πολλών bytes είναι ένας πίνακας από bytes. Ορισμένα προγράμματα χειρίζονται τις λέξεις-words ως πίνακες από bytes. Μέσα στο πλαίσιο αυτών των ορισμών, ένα byte είναι ο μικρότερος αρχέγονος τύπος και κάθε διεύθυνση μνήμης ορίζει ένα διαφορετικό byte. Η πρώτη διεύθυνση μνήμης για το πρώτο byte θεωρείται η βασική διεύθυνση μνήμης για τα υπόλοιπα δεδομένα.

Ένα δείκτης σε μνήμη (ή απλά δείκτης) είναι ένας αρχέγονος τύπος, η τιμή του οποίου χρησιμοποιείται για αναφορά σε μια θέση μνήμης. Λέμε ότι ένας δείκτης δείχνει σε μια διεύθυνση μνήμης. Επίσης λέμε ότι ένας δείχτης δείχνει σε ένα δεδομένο (στη μνήμη) όταν η τιμή του δείχτη είναι τιμή τιμή του δεδομένου στην μνήμη. Πιο γενικά ένας δείκτης είναι ένα είδος αναφοράς και λέμε ότι μια αναφορά δείχνει το δεδομένο το οποίο είναι αποθηκευμένο κάπου στην μνήμη. Για να προσπελάσουμε το δεδομένο κάνουμε έμμεση αναφορά στο δείκτη (dereference the pointer). Η ιδιότητα η οποία ξεχωρίζει τους δείκτες από τα άλλα είδη αναφορών είναι ότι είναι έννοια χαμηλού επιπέδου και η τιμή του δείκτη αναφέρεται σε μια διεύθυνση μνήμης.

Παράδειγμα

Στο παρακάτω σχεδιάγραμμα φαίνεται σχηματικά ή άμεση και η έμμεση (με δείκτη) αναφορά σε μια μεταβλητή:

Άμεση και έμμεση (μέσω δείκτη) πρόσβαση σε μια μεταβλητή. Στην μεταβλητή i δίνουμε την τιμή 5.

Στο παρακάτω παράδειγμα βλέπουμε την χρήση των δεικτών και των αναφορών στην C++.

int i = 5;      // ορισμός της μεταβλητής τύπου ακέραιου i με τιμή 5
int *p = &i;    // ορισμός του δείκτη *p ο οποίος δείχνει την διεύθυνση του i 
                // ο & είναι ο τελεστής αναφοράς (address operator)
                // ο * είναι ο τελεστής έμμεσης αναφοράς (dereferencing operator)

*p=5;           // έμμεση αναφορά στην μεταβλητή i και ορισμός της τιμής 5 σε αυτή

// παράδειγμα δείκτη σε δείκτη
int **q = &p;   // τo **q είναι δείκτης σε δείκτη 
                // το **q δείχνει το *p το οποίο δείχνει το i

/* int **r = p;    // <--- ΑΥΤΟ ΕΙΝΑΙ ΛΑΘΟΣ */     

// το *p και το **q δίνουν το i και το *q δίνει το p

// παράδειγμα πίνακα
char buf[] = "databytes";
char *cp = &buf[0];         // η θέση 0 είναι η πρώτη θέση στον πίνακα χαρακτήρων - χαρακτήρας 'd'

Δείτε επίσης

• Αναφορά (επιστήμη υπολογιστών)

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Εκπαιδευτικό ψυχαγωγικό βίντεο από το Πανεπιστήμιο Stanford για τους δείκτες.