14. Указатели

** Тип указател
* Съхранява адрес от оперативната памет на компютъра. 
* Дефиниране на променлива тип указател: 
Синтаксис: <име на тип> * <име на променлива>
Employee *boss;   // без инициализация (начална стойност)
int *pn = NULL; // с начална стойност

Синтаксис: new <име на тип>
- запазва място за една променлива от зададения тип
Синтаксис: new <име на тип>[<число>]
- запазва място за няколко променливи (колкото е числото) от зададения тип

Пример 1:
-дефиниране на променлива тип указател (pn) и задаване на начална стойност на указателя (операция new): 
int *pn = new int; 

Пример 2:
-дефиниране на масив (arr) в динамичната памет с помощта на указател:
int *arr = new int[100];

Пример 3:
-дефиниране на променлива тип указател (boss), задаване на начална стойност на указателя (операция new) и задаване на начална стойност (конструктор) на сочения от него обект (Employ("John", 3200)):
Employee *boss = new Employ("John", 3200);

-конструиране на обект от тип int:
int *pn = new int(10);

* Операция стойност на указател (dereference) - унарна операция * (C): 
Синтаксис: *<указател>
Employee *boss = new Employ("John", 3200); // началник е John
Employee harry("Harry", 1500);
*boss = harry; // началник вече е Harry; 

int *pn = new int(10);
cout << *pn;
*pn = 12; 
cout << *pn;

* Обекти и променливи без имена:
Employee *boss = new Employ("John", 3200); // *boss е John
Еmployee *h;
h = boss;                                  // *boss и *h е все John
boss = NULL;                               // само *h е John, *boss е грешка!

* Освобождаване на памет (унищожаване на обекта) - унарна операция delete (C++):
Синтаксис: delete <указател>
delete boss; 
delete pn;

* Невалидни указатели
- опит за работа със стойност на указател след освобождаване на заетата памет.
int *pk = new int(10); 
cout << *pk; 
delete pk; 
*pk = 100; // невалиден указател
Опасна грешка! 

- неопределена (незаредена) променлива.
int *pk;
*pk = 100; // невалиден указател
Опасна грешка!

* Адрес на променлива или обект - унарна операция & (C):
Синтаксис: & <име на променлива>
int *p = new(20);
int *pk = &(*p); // същото като int *pk = p;

* Указатели в системния стек (run-time stack).
Employee harry("Harry", 4300); 
Employee *h = &harry;

* Параметри-псевдоними и параметри указатели. 
void swap1(int &a, int &b) // разменя стойностите на променливите a и b
{
    int w = a;
    a = b;
    b = w;
}
void swap2(int *pa, int *pb) // разменя стойностите на променливите с адреси указателите a и b
{
    int w = *pa;
    *pa = *pb;
    *pb = w;
}
int main()
{
    int x = 10, y = 12;
    swap1(x, y); // параметрите са промелниви от тип int
    cout << x << " " << y << endl;
    swap2(&x, &y); // параметрите са адреси на променливи от тип int
    cout << x << " " << y << endl;
    return 0;
}

** Използване на указатели в класове
* Пример (optional attribute):
Класът Department представя департамент с име (string) и администратор (Employee), като в някой департамент може да няма администратор.
Решение без указатели с допълнителна данна.

class Department {
 . . .
private:
   string name;
   bool exists;     // true ако има администратор 
   Employee recept; // обектът съществува само ако има администратор
};

class Department {
 . . .
private:
   string name;
   Employee* receptionist;
};

Пример (sharing):
Някои департаменти могат да имат администратор и/или секретар, като някъде един и същи служител може да заема и двете длъжности.

class Department {
 . . .
private:
   string name;
   Employee* receptionist;
   Employee* secretary;
};


 // department.cpp
 #include <string>
 #include <iostream>
 using namespace std;

 #include "ccc_empl.h"
 /**
    A department in an organization.
 */
 class Department {
 public:
    Department(string n);
    void set_receptionist(Employee* e);
    void set_secretary(Employee* e);
    void print() const;
 private:
    string name;
    Employee* receptionist;
    Employee* secretary;
 };
 /**
    Constructs a department with a given name.
    @param n the department name
 */
 Department::Department(string n)
 {  name = n;
    receptionist = NULL;
    secretary = NULL;
 }
 /**
    Sets the receptionist for this department.
    @param e the receptionist
 */
 void Department::set_receptionist(Employee* e)
 { receptionist = e; }
 /**
    Sets the secretary for this department.
    @param e the secretary
 */
 void Department::set_secretary(Employee* e)
 { secretary = e; }
 /**
    Prints a description of this department.
 */
 void Department::print() const
 {  cout << "Name: " << name << "\n"
         << "Receptionist: ";
    if (receptionist == NULL) cout << "None";
    else
       cout << receptionist->get_name() << " "
            << receptionist->get_salary();
    cout << "\nSecretary: ";
    if (secretary == NULL) cout << "None";
    else if (secretary == receptionist) cout << "Same";
    else cout << secretary->get_name() << " "
              << secretary->get_salary();      
    cout << "\n";
 }
 
 int main()
 {  Department shipping("Shipping");
    Department qc("Quality Control");
    Employee* harry = new Employee("Hacker, Harry", 45000);
    shipping.set_secretary(harry);
    Employee* tina = new Employee("Tester, Tina", 50000);
    qc.set_receptionist(tina);
    qc.set_secretary(tina);
    tina->set_salary(55000);
    shipping.print();
    qc.print();
 
    return 0;
 }

** Указатели и масиви, адресна аритметика. 
Името на масив е константен указател. 
int a[3] = {10, 20, 30}; 
int *pa = a; 

Адресна аритметика
Синтаксис: <указател> + <число>

 /* отпечатва 3 пъти стойността на a[0] */ 
cout << a[0] <<" "<< pa[0] <<" "<< *pa;

/* отпечатва 4 пъти стойността на a[1] */ 
cout << a[1] <<" "<< pa[1] <<" "<< *(pa+1) <<" "<<(pa+1)[0];

char s[] = "Harry"; 
 /* is the same as */
char *s = "Harry";

char* p = "Harry";
string name(p); // or string name = p;

string num = "123";
const char* cnum = num.c_str();
int n = atoi(cnum);