بنیاد اسپیدی‌واگن

مانند بسیاری از زبان‌های دیگر، C++ هم «اشاره‌گر» دارد. شما پیش‌تر می‌دانید که «مرجع» و اشاره‌گر به هم شبیه‌اند، اما آن‌ها را یک پله نزدیک‌تر به نحوه‌ی کار درونی رایانه‌ی خودتان در نظر بگیرید. اشاره‌گرها متغیرهایی‌اند که آدرس اشیاء را در خود نگه می‌دارند. از آن‌ها برای تعامل مستقیم با اشیاء استفاده می‌شود، که تخصیص حافظه‌ی پویا و دستکاری کارآمد داده را در C++ ممکن می‌کند.

اگر تازه با اشاره‌گرها آشنا شده‌اید، ممکن است کمی رمزآلود به نظر برسند، اما وقتی به آن‌ها عادت کنید، کاملاً سرراست‌اند.

آن‌ها بخش حیاتی از C++ هستند، پس وقت بگذارید و واقعاً درکشان کنید. نسخه‌ی ابتدایی آن‌ها در این مفهوم، «اشاره‌گر ساده» یا «اشاره‌گر خام» نامیده می‌شود. در C++ مدرن «اشاره‌گر هوشمند» هم وجود دارد؛ نوع پایه اصلاً هوشمند نیست و باید همه‌ی کارها را خودتان به‌صورت دستی انجام دهید.

پیش از پرداختن به جزئیات، بهتر است کاربرد اشاره‌گرها را درک کنید. اشاره‌گرها روشی برای به اشتراک گذاشتن آدرس یک شیء با بخش‌های دیگر برنامه‌ی ما هستند، که به دو دلیل عمده مفید است:

1. مانند مرجع‌ها، اشاره‌گرها از کپی کردن پرهیز می‌کنند و به کاهش مصرف منابع برنامه‌ی شما کمک می‌کنند.
2. برخلاف مرجع‌ها، می‌توان اشاره‌گرها را به اشیاء دیگری دوباره نسبت داد.
3. اشاره‌گرها همچنین می‌توانند به یک مقدار تهی اشاره کنند تا نشان دهند که در حال حاضر به هیچ شیء‌ای اشاره نمی‌کنند.

نحوه‌ی نگارش کلی

اعلان یک اشاره‌گر در C++ شامل مشخص کردن نوع داده‌ای است که اشاره‌گر به آن اشاره می‌کند و پس از آن یک ستاره (*) و اسم اشاره‌گر می‌آید. وقتی اشاره‌گرها اعلان می‌شوند، به‌طور خودکار مقداردهی اولیه نمی‌شوند. بدون انتساب صریح، یک اشاره‌گر معمولاً مقداری نامعین در خود نگه می‌دارد که اغلب از آن به «آدرس زباله» یاد می‌شود. گرچه برخی کامپایلرها ممکن است اشاره‌گرها را با nullptr مقداردهی اولیه کنند، این رفتار در همه‌ی کامپایلرها تضمین‌شده نیست، پس ضروری است که به آن تکیه نکنید. بهترین روش این است که اشاره‌گرهای خام را به‌طور صریح مقداردهی اولیه کنید و پیش از استفاده، تهی نبودن آن‌ها را بررسی کنید تا از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری شود.

int* ptr{nullptr}; // Declares a pointer and makes sure it is not invalid

برای انتساب آدرس یک متغیر به یک اشاره‌گر، از «عملگر آدرس‌دهی» (&) استفاده می‌کنید. ارجاع‌زدایی از یک اشاره‌گر با «عملگر ارجاع» (*) انجام می‌شود.

std::string opponent{"Solomon Lane"};
// 'ethan' points to the address of the string opponent
std::string* ethan{&opponent};
// Instead of ethan's, the opponent's name address is given to the passPort
std::string passportName{*ethan};

توجه: ارجاع‌زدایی باید به‌طور صریح انجام شود، در حالی که مرجع‌ها صرفاً مثل یک نام مستعار کار می‌کردند.

حساب اشاره‌گر

«حساب اشاره‌گر» به شما امکان می‌دهد عملیات حسابی را روی اشاره‌گرها انجام دهید، که به‌ویژه هنگام کار با آرایه‌ها مفید است. افزودن یک عدد صحیح به یک اشاره‌گر باعث می‌شود به عنصر دیگری اشاره کند.

// Stargate Coordinate Code
int gateCode[] = {462, 753, 218, 611, 977};
// 'ptr' points to the first element of 'gateCode'
int* ptr{&gateCode[0]};
// Accesses the third Stargate address through pointer arithmetic
int dialedAddress{*(ptr + 2)};
// Chevron encoded! Dialing Stargate address:
openStarGate(dialedAddress);

دسترسی به متغیرهای عضو

در C++، از عملگر -> برای دسترسی به اعضای یک شیء از طریق اشاره‌گر به آن شیء استفاده می‌شود. این شکل کوتاه‌تری است که دسترسی به اعضای اشیائی را که اشاره‌گرها به آن‌ها اشاره می‌کنند ساده‌تر می‌کند. برای مثال، اگر ptr اشاره‌گری به شیئی با متغیر عضو x باشد، به‌جای استفاده از (*ptr).x می‌توانید مستقیماً از ptr->x استفاده کنید. این عملگر هنگام کار با اشاره‌گرها به اشیاء، خوانایی کد را افزایش می‌دهد و پرگویی را کاهش می‌دهد.

در اینجا یک مثال کوتاه داریم، با یک struct به اسم Superhero که متغیر عضوی به اسم superpower دارد. تابع main اشاره‌گری به اسم dianaPrince به یک شیء Superhero می‌سازد (که نماینده‌ی Wonder Woman است). از عملگر -> برای دسترسی به متغیر عضو superpower استفاده می‌شود که کمند معروف Wonder Woman یعنی «Lasso of Truth» را به نمایش می‌گذارد.

struct Superhero {
    std::string superpower;
};
Superhero wonder_woman{};
Superhero* dianaPrince = &wonder_woman;
dianaPrince->superpower = "Lasso of Truth";
// Using the -> operator to access member variable superpower:
std::cout << "Wonder Woman, possesses the mighty " << dianaPrince->superpower;

اشاره‌گر در برابر مرجع

اشاره‌گرها و مرجع‌ها هر دو دسترسی غیرمستقیم به اشیاء را ممکن می‌کنند، اما در توانایی‌ها و ملاحظات ایمنی‌شان با هم تفاوت دارند. اشاره‌گرها انعطاف تغییر شیء هدف خود را می‌دهند و می‌توانند مقدار تهی بگیرند. با این حال، این انعطاف ریسک‌هایی به همراه دارد، مثل ارجاع‌زدایی از اشاره‌گرهای تهی یا ساختن اشاره‌گرهای معلق. در مقابل، مرجع‌ها نمی‌توانند تهی باشند و هنگام ساخت به اشیاء معتبر گره می‌خورند و از این ریسک‌ها در امان می‌مانند. با توجه به ماهیت ایمن‌ترشان، بهتر است مرجع‌ها را به اشاره‌گرها ترجیح دهید، مگر آنکه کارکردهای افزوده‌ای که اشاره‌گرها فراهم می‌کنند ضروری باشند.