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ポインタを使えるようにする

 
　Cでプログラムを書くときには、ボスキャラとして
　ポインタが出てくることがあります。

　アセンブリ言語からプログラムを始めた人には
　ポインタがボスキャラになるのが理解できない
　ということが多いです。

　Cでプログラムするときには、メモリイメージが
　ないと、ポインタの理解ができないでしょう。

　メモリイメージは、以下。



　アドレスは、バイトごとに振っています。

　アドレスとデータの２種のパラメータが
　あることをイメージで捉えておきます。

　ポインタは、アドレスを扱うことを理解すれば
　使い方は簡単。

　Cのデータ型は、データ側のサイズを示すために
　使うというのが大原則になります。

　次の変数宣言は、データに対しての名前付け。

  char x ;

  x = 0x12 ;

　この宣言では、メモリイメージでみると
　右のdataの方のどこかに変数名をつけた
　と同じ。



　この宣言で、値が入っているアドレスを
　取り出したいときには、＆をつけます。



　ampersand と address の単語の先頭文字の
　a をかけて表現しています。

　dataの方に、名前をつけたので、そのときに
　アドレスを知りたいならば、&をつけて表現
　するというのが、Cのお約束。

　dataに変数名をつけられるなら、addressにも
　変数名をつけてよいではないか。

　addressに変数名をつけたなら、*(asterix)を
　つけて、dataを表現しよう。addressではない
　という否定を、*(asterix)にすればよい。
　これなら混乱しない。

　というのが、Cの設計思想です。

　addressに変数名ptrをつけると、dataは*を
　つけるので、次のように表記。

  char *ptr ;

  *ptr = 0x56 ;

　メモリイメージで考えると、以下。



　単純な命名の規則ですが、次のように覚えると
　よいでしょう。

　dataに対して命名を持って、宣言とする。
　もし変数名に否定の*をつけていると、その
　変数名はaddressにつけた変数名でポインタ
　になる。

　ポインタは、指示するモノというイメージ。

　アドレスは固定なのに対して、ポインタは可変になると
　カラクリを理解しやすいでしょう。

　気をつけなければならないのは、ポインタは
　指定するdataのサイズとは、異なるサイズを
　もっているということ。

　Cでは、変数のサイズは、そのコンピュータに
　合わせてよいので、ポインタは、そのaddress
　を２バイト、４バイト等のサイズをもってよい
　という規定になります。

　ここまでに説明した内容を入れないで、ポインタ
　を扱っている書籍が多数あります。

　データ型は、dataとして、１バイト、２バイト
　４バイト、８バイト、16バイトをもてるので
　それに合わせた宣言になります。

　32ビットのコンピュータでは、次のように
　なることもあります。

  char xx  ; /* 1 byte */
  short yy ; /* 2 byte */
  int   zz ; /* 4 byte */
  long  uu ; /* 8 byte */

　Cは、そのコンピュータに合わせたサイズの
　データ型としてよいので、コンパイラ依存
　のサイズになります。

　PICのような８ビットで使うコンパイラの
　一部には、次のようなサイズをもっている
　こともあります。

  char xx  ; /* 1 byte */
  short yy ; /* 1 byte */
  int   zz ; /* 1 byte */
  long  uu ; /* 2 byte */

　それでも、PICのコンパイラでは、ポインタの
　サイズは２バイト固定が多いです。

  char  *xptr ; /* 2 byte */
  short *yptr ; /* 2 byte */
  int   *zptr ; /* 2 byte */
  long  *uptr ; /* 2 byte */

　どのサイズになっているのかは、コンパイラの
　マニュアルを読むしかないのですが、最近では
　32ビットマイコンが普及したこともあってか
　ポインタは16ビットか32ビットが多くなりました。

　面倒なので、次のように覚えておくとよいでしょう。

　ポインタのサイズは、コンピュータのもつ
　アドレス空間のサイズにより決まる。

　昔のコンピュータである、Z80ではメモリアドレス
　は、最大64kバイトだったので、ポインタのサイズ
　は16ビットでよいのです。

　32ビットのマイコンで、アドレス空間が１Mバイト
　であれば、24ビットをカバーできる32ビットにして
　おけば、拡張性を考えても問題はなくなります。

　次のような図を描いて、少し計算するとポインタの
　サイズがわかるはず。



　メモリイメージが理解できれば、文字列の扱いは
　配列でなくても良いとわかります。

　文字列は、デリミタとして０を使うので
　以下が、メモリイメージになります。



　配列とchar型は、バイトで連ねたデータブロックと
　みなせるので、以下の処理は等価。

  char msg[6] ;
  /* array handling */
  msg[0] = 'H' ;
  msg[1] = 'e' ;
  msg[2] = 'l' ;
  msg[3] = 'l' ;
  msg[4] = 'o' ;
  msg[5] = '\0' ;
  /* pointer handling */
  *(msg+0) = 'H' ;
  *(msg+1) = 'e' ;
  *(msg+2) = 'l' ;
  *(msg+3) = 'l' ;
  *(msg+4) = 'o' ;
  *(msg+5) = '\0' ;

　Cでプログラムすることに慣れてくると
　ポインタでの記述の方がわかりやすく
　感じます。

　ポインタを使うときには、エンディアンの意識も
　必要になります。

　数値がメモリの中に入っているときには、アドレスの
　小さい方に下位桁をいれるのが、リトルエンディアン。
　アドレスの小さい方に上位桁が入るのが、ビッグエンディ
　アンになります。
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