Con trỏ (pointer) trong C

Trong bài này chúng ta sẽ tìm hiểu về con trỏ (pointer) trong ngôn ngữ lập trình C: Con trỏ là gì, cách sử dụng nó như thế nào, cách biểu diễn trong ngôn ngữ C, và các bài tập thực hành.

Con trỏ là một tính năng nâng cao rất hay của ngôn ngữ lập trình C/C++, nó giúp ta xử lý các bài toán về danh sách liên kết và có thể thay thế cho mảng trong một số trường hợp.

Trước khi tìm hiểu sâu hơn thì bạn phải hiểu được khái niệm địa chỉ ô nhớ đã nhé.

1. Địa chỉ ô nhớ trong C

Khi bạn khai báo một biến var với kiểu dữ liệu int thì trình biên dịch sẽ gắn biến var đó tới một địa chỉ trong bộ nhớ, địa chỉ này sinh ra ngẫu nhiên và có đồ dài bằng với kiểu dữ liệu của biến.

Bài viết này được đăng tại [free tuts .net]

Để xem địa chỉ thực của biến thì ta thêm ký tự & vào phía trước của biến. Ví dụ dưới đây mình đã in ra địa chỉ của biến data.

#include <stdio.h>

void main() {
	int data;
	printf("Dia chi cua bien data la %p \n", &data);
}

Kết quả mình nhận được là 0028FF44.

* Lưu ý: Trên máy tính của bạn có thể kết quả sẽ khác nhé, vì mỗi máy có thông số khác nhau.

Khi bạn thực hiện các thao tác trên biến thì nó sẽ dựa vào địa chỉ đó để lấy được giá trị của biến đó.

2. Con trỏ (pointer) trong C

Con trỏ (pointer) là một biến đặc biệt, dùng để lưu trữ địa chỉ lưu trữ chứ không phải là giá trị như biến thông thường.

Khai báo con trỏ: Để khai báo biến con trỏ thì ta sử dụng ký tự sao (*) dặt phía trước tên biến.

int* p;

Hoặc như thế này cũng đúng:

int *p1;
int * p2;

Hoặc khai báo liên tiếp: Trong ví dụ này thì p1 là biến con trỏ, còn p2 là biến thông thường.

int* p1, p2;

Gán địa chỉ vào con trỏ

Hãy xem ví dụ dưới đây:

int* pc, c;
c = 5;
pc = &c;

Ở đây mình đã gán giá trị 5 cho biến c, đồng thời gán địa chỉ của biến c cho biến con trỏ cp.

Lấy giá trị của địa chỉ mà con trỏ đang lưu trữ

Để lấy giá trị của địa chỉ mà con trỏ đang lưu trữ thì ta thêm dấu sao * đằng trước biến con trỏ.

int* pc, c;
c = 5;
pc = &c;
printf("%d", *pc);   // Output: 5

* Lưu ý: Dấu sao chỉ dùng lúc khai báo và lúc muốn lấy giá trị của địa chỉa mà biến con trỏ đang trỏ đến. Bạn không được sử dụng nó trong toán tử gán, như ví dụ dưới đây là sai nhé.

*pc = &c

Một ví dụ khác về con trỏ trong C

Hãy thử nghiên cứu đoạn code dưới đây nhé.

#include <stdio.h>
int main()
{
   int* pc, c;
   
   c = 22;
   printf("Address of c: %p\n", &c);
   printf("Value of c: %d\n\n", c);  // 22
   
   pc = &c;
   printf("Address of pointer pc: %p\n", pc);
   printf("Content of pointer pc: %d\n\n", *pc); // 22
   
   c = 11;
   printf("Address of pointer pc: %p\n", pc);
   printf("Content of pointer pc: %d\n\n", *pc); // 11
   
   *pc = 2;
   printf("Address of c: %p\n", &c);
   printf("Value of c: %d\n\n", c); // 2
   return 0;
}

Kết quả thu được:

Address of c: 2686784
Value of c: 22

Address of pointer pc: 2686784
Content of pointer pc: 22

Address of pointer pc: 2686784
Content of pointer pc: 11

Address of c: 2686784
Value of c: 2

Lỗi thường gặp nhất khi sử dụng với con trỏ

Nhiều bạn mắc lỗi này nhất, đó là gán một giá trị thông thường vao biến con trỏ hoặc sử dụng thêm dấu sao * đặt vào con trỏ lúc gán dữ liệu.

int c, *pc;

// pc is address but c is not
pc = c; // Error

// &c is address but *pc is not
*pc = &c; // Error

Tuy nhiên khai báo này là đúng nhé:

int *p = &c;

Bởi vì code đầy đủ của nó sẽ là:

int *p:
p = &c;

3. Con trỏ và mảng (array)

Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu một chút về mối quan hệ giữa mảng và con trỏ trong ngôn ngữ C nhé.

Mảng là một khối dữ liệu có tuần tự, tức nó có nhiều ô nhớ liên tiếp nhau để lưu trữ nên khi bạn lấy địa chỉ của một biến được khai báo kiểu mảng thì nó sẽ lấy địa chỉ của phần tử đầu tiên làm đại diện. Hãy xem ví dụ dưới đây.

#include <stdio.h>
int main() {
   int x[4];
   int i;

   for(i = 0; i < 4; ++i) {
      printf("&x[%d] = %p\n", i, &x[i]);
   }

   printf("Address of array x: %p", x);

   return 0;
}

Kết quả: Máy tính của bạn có thể địa chỉ sẽ khác nhé.

&x[0] = 1450734448
&x[1] = 1450734452
&x[2] = 1450734456
&x[3] = 1450734460
Address of array x: 1450734448

Các địa chỉ sẽ cách nhau 4 bytes bởi kiểu int trên máy tính của mình có kích thước là 4 bytes. Trường hợp bạn dùng kiểu char thì chúng chỉ có 1 byte.

Như vậy địa chỉ của phần tử đầu tiên cũng chính là địa chỉ của mảng đó nên ta phải hiểu rằng:

• Địa chỉ &x[0] chính là x.
• Giá trị x[0] chính là là giá trị của địa chỉ mảng *x.

Tương tự:

• &x[1] tương đương với x+1 và x[1] tương đương với *(x+1)
• &x[2] tương đương với x+2 và x[2] tương đương với *(x+2)
• ...

Ví dụ: Hãy để ý những kết luận ở trên và áp dụng vào ví dụ dưới đây nhé.

#include <stdio.h>
int main() {
  int i, x[6], sum = 0;
  printf("Enter 6 numbers: ");
  for(i = 0; i < 6; ++i) {
  // Equivalent to scanf("%d", &x[i]);
      scanf("%d", x+i);

  // Equivalent to sum += x[i]
      sum += *(x+i);
  }
  printf("Sum = %d", sum);
  return 0;
}

Chạy chương trình ta thu được kết quả như sau:

Enter 6 numbers:  2
 3
 4
 4
 12
 4
Sum = 29 

Bây giờ ta thử gán địa chỉ cho con trỏ là phần tử thứ ba của mảng xem sao nhé.

#include <stdio.h>
int main() {
  int x[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
  int* ptr;

  // con trỏ ptr được gán vào phần tử thứ 3
  ptr = &x[2]; 

  printf("*ptr = %d \n", *ptr);   // 3
  printf("*(ptr+1) = %d \n", *(ptr+1)); // 4
  printf("*(ptr-1) = %d", *(ptr-1));  // 2

  return 0;
}

Kết quả:

*ptr = 3 
*(ptr+1) = 4 
*(ptr-1) = 2

Rất dễ hiểu, khi tăng +1 thì sẽ qua địa chỉ của phần tử tiếp (pt số 4) theo và -1 sẽ lùi phần tử phía sau nó (pt số 2).

Như vậy là mình đã giới thiệu xong tất cả kiến thức về cách sử dụng con trỏ trong ngôn ngữ lập trình C. Qua bài này thì mình nghĩ bạn đã hiểu được bản chất của con trỏ để sau này có thể áp dụng vào các phần chuyên sâu trong cấu trúc dữ liệu như: Danh sách liên kết, cây nhị phân.