C・C++のポインタとアドレス
このレッスンでは、変数のアドレスをポインタに保存し、ポインタを通して値にアクセスして元の変数を変更します。
はじめに
ポインタ（pointer）は、別の変数のメモリアドレスを保存する変数です。演算子&は変数のアドレスを取り出し、演算子*（間接参照、dereference）はポインタが指すアドレスにある値にアクセスします。ポインタはCとC++で最も重要な概念の1つです。
大切なポイント
- ポインタは、まだ存在している正しい型のオブジェクトを指すか、nullにしておきましょう。
- 確保したメモリ領域は、ちょうど1回だけ解放しましょう。
- どの関数がメモリの持ち主（ownership）で、どのデータが読み取り専用（const）かをはっきりさせましょう。
CとC++のコード例
C
main.c
#include <stdio.h>
int main(void) {
int score = 70;
int *score_ptr = &score;
*score_ptr += 5;
printf("score=%d same-address=%s\n", score,
score_ptr == &score ? "yes" : "no");
return 0;
}
score=75 same-address=yesC++
main.cpp
#include <iostream>
int main() {
int score = 70;
int* score_ptr = &score;
*score_ptr += 5;
std::cout << "score=" << score << " same-address="
<< std::boolalpha << (score_ptr == &score) << '\n';
}
score=75 same-address=trueCとC++の比較
ポインタscore_ptrにはscoreのアドレスが入っているので、*score_ptr += 5は実際には変数score自身に5を足し、70から75に増やします。比較score_ptr == &scoreで、2つのアドレスが同じであることを確かめています。C++でも、メモリを管理せずアクセスだけしたい場合は生のポインタ（raw pointer）を使いますが、空になることがない場合は参照を使うのが一般的です。
C
メモリの持ち主と解放は、すべてプログラマーが自分で保証します。
C++
コンテナとRAIIが、オブジェクトの寿命が終わるときにリソースを自動で解放します。
発展問題
両方のバージョンを実行し、コードを書き換えて、それぞれの言語がもたらす安全性の違いを観察しましょう。
- nullポインタやメモリ確保の失敗で試しましょう。
- AddressSanitizerとUndefinedBehaviorSanitizerを付けて実行し、メモリのエラーを見つけましょう。
- どのポインタがメモリの持ち主で、どのポインタが読むだけかをはっきり書き添えましょう。
チャレンジで練習する
このレッスンの内容を使って実際の問題を解きましょう。各チャレンジはブラウザで動き、すぐにテストされ、AI のレビューも受けられます。
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