Pokazivači

U ovoj lekciji upoznaćemo se sa pokazivačima i videćemo zašto su nam korisni!

Šta su pokazivači?

Sve što napišemo u programu negde se čuva u memoriji. Svaka promenljiva, dok se program izvršava, ima svoje mesto.

Pokazivači nam govore gde je to mesto!

Deklarišemo ih ovako: int* pokazivac = &promenljiva

Zvezdica * govori da pravimo pokazivač na int!

Znak & znači memorijsku adresu promenljive!

.begin() i .end() su takođe pokazivači, samo što pokazuju na početak i kraj niza.

Pokazivači i reference

C++ nam daje dva načina da radimo sa samom promenljivom umesto sa njenom kopijom:

Pokazivač int* p = &a je promenljiva koja čuva adresu. Možemo ga kasnije usmeriti na nešto drugo, a do vrednosti dolazimo preko *p.

Referenca int& r = a je samo drugo ime za promenljivu koja već postoji. Vezuje se jednom i posle toga se koristi kao običan int, bez *.

Oba nam daju pristup originalu, ali su reference mnogo jednostavnije za pisanje, pa ćemo njih najviše koristiti.

Kako ih koristimo?

Da bismo dobili vrednost promenljive na koju pokazujemo, ispisujemo *pokazivac - to nam vraća vrednost na koju pokazivač pokazuje.

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main(){

    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);

    int a = 3;

    int* pokazivac = &a;

    cout<<pokazivac<<'\n';

    cout<<*pokazivac;

    return 0;
}

Output:
0x61ff08 <- Memorijska adresa
3 <- Vrednost promenljive a

Zašto su korisni?

Primena ima mnogo, ali izdvojićemo one najvažnije:

Menjanje vrednosti u funkciji

Do sada je funkcija mogla da vrati samo jednu stvar. Ali šta ako treba da promenimo promenljive koje smo joj prosledili?

Tu nam pomažu reference, pišemo: void ime_funkcije(int& a, int& b){}

Sada, ako promenimo vrednost a ili b unutar funkcije, one se menjaju i u main-u. (Više ne prosleđujemo kopiju, već samu promenljivu)

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

void ponisti(int& a){
	a = 0;
}

int main(){

	int a = 3;
	cout<<a<<'\n';
	
	ponisti(a);
	
	cout<<a<<'\n';
}

Output:
3
0

Prosleđivanje vektora bez kopiranja

Postoji još jedan razlog da koristimo &, i važan je čak i kada ništa ne želimo da menjamo.

Kada napišemo void resi(vector<int> a), ceo vektor se kopira u funkciju. Za $n=10^6$ to je milion elemenata kopiranih pri svakom pozivu, što je sasvim dovoljno da dobijemo TLE.

Ako napišemo void resi(vector<int>& a), prosleđujemo original, ništa se ne kopira i poziv nas košta O(1).

Ako funkcija ne treba da menja vektor, dodajemo const:

void resi(const vector<int>& a){}

Prosleđivanje je i dalje besplatno, ali će nas kompajler zaustaviti ako slučajno pokušamo da ga izmenimo.

Pravilo: int, char i ostale male tipove prosleđujemo normalno, a vector, string i ostale velike tipove prosleđujemo po referenci.

Razumevanje funkcija

Vratimo se na lekciju o funkcijama binarne pretrage, gde smo napisali:

"Zanimljivo je to što ne vraća indeks, već pokazivač (istu vrstu stvari kao a.begin()). Da bismo ga pretvorili u indeks, oduzimamo početak niza:

int i = lower_bound(a.begin(), a.end(), k) - a.begin();

Zamisli to kao kućne brojeve, pokazivač je adresa kuće. a.begin() je početak ulice, pa je njihova razlika kućni broj."

Sada nam je jasno šta se tu dešava.

A znamo i da do same vrednosti možemo doći ovako: int vrednost = *lower_bound(a.begin(), a.end(), k)

Pokazivači i reference su korisni alati koji se u c++-u pojavljuju na svakom koraku. Njihovo razumevanje je važan korak ka napretku u takmičarskom programiranju.