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Come molti altri linguaggi, il C++ ha i puntatori. Sai già che i riferimenti e i puntatori sono simili, ma considerali un livello più vicino al funzionamento interno del tuo computer. I puntatori sono variabili che contengono indirizzi di oggetti. Servono a interagire direttamente con gli oggetti, consentendo l'allocazione dinamica della memoria e una manipolazione efficiente dei dati in C++.

Se è la prima volta che incontri i puntatori, possono sembrare un po' misteriosi, ma una volta che ci prendi la mano diventano piuttosto semplici.

Sono una parte cruciale del C++, quindi prenditi un po' di tempo per capirli davvero. La versione essenziale in questo concetto è anche chiamata dumb pointer o raw pointer. Con il C++ moderno esistono anche gli smart pointer: il tipo di base non è affatto intelligente e devi gestire tutto il lavoro manualmente.

Prima di addentrarci nei dettagli, vale la pena capire a cosa servono i puntatori. I puntatori sono un modo per condividere l'indirizzo di un oggetto con altre parti del nostro programma, il che è utile per due motivi principali:

1. Come i riferimenti, i puntatori evitano le copie e aiutano a ridurre l'impronta di risorse del programma.
2. A differenza dei riferimenti, i puntatori possono essere riassegnati ad oggetti diversi.
3. I puntatori possono anche puntare a un valore nullo, per indicare che al momento non puntano a nessun oggetto.

Sintassi generale

La dichiarazione di un puntatore in C++ prevede di specificare il tipo di dato a cui il puntatore punta, seguito da un asterisco (*) e dal nome del puntatore. Quando si dichiara un puntatore, questo non viene inizializzato automaticamente. Senza un'assegnazione esplicita, un puntatore contiene di norma un valore indeterminato, spesso indicato come «indirizzo spazzatura». Alcuni compilatori potrebbero inizializzare i puntatori a nullptr, ma questo comportamento non è garantito su tutti i compilatori, quindi è essenziale non farci affidamento. La buona pratica è inizializzare esplicitamente i raw pointer e verificarne lo stato non nullo prima di utilizzarli, per evitare potenziali problemi.

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

Per assegnare l'indirizzo di una variabile ad un puntatore, si usa l'operatore di indirizzo (&). Dereferenziare un puntatore si fa con l'operatore di indirezione (*).

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};

Attenzione: la dereferenziazione deve essere fatta esplicitamente, mentre i riferimenti funzionavano semplicemente come un alias.

Aritmetica dei puntatori

L'aritmetica dei puntatori ti permette di eseguire operazioni aritmetiche sui puntatori, cosa particolarmente utile quando si lavora con gli array. Aggiungere un intero a un puntatore lo fa puntare a un elemento diverso.

// 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);

Accedere alle variabili membro

In C++, l'operatore -> serve ad accedere ai membri di un oggetto attraverso un puntatore a quell'oggetto. È una scorciatoia che semplifica l'accesso ai membri degli oggetti puntati da un puntatore. Per esempio, se ptr è un puntatore a un oggetto con una variabile membro x, invece di usare (*ptr).x puoi usare direttamente ptr->x. Questo operatore migliora la leggibilità del codice e riduce la verbosità quando si lavora con puntatori a oggetti.

Ecco un breve esempio, con una struct Superhero che ha una variabile membro superpower. La funzione main crea un puntatore dianaPrince a un oggetto Superhero (che rappresenta Wonder Woman). L'operatore -> viene usato per accedere alla variabile membro superpower, mostrando il famoso «Lasso of Truth» di Wonder Woman.

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;

Puntatori e riferimenti a confronto

Sia i puntatori che i riferimenti consentono un accesso indiretto agli oggetti, ma differiscono per capacità e considerazioni sulla sicurezza. I puntatori offrono la flessibilità di cambiare l'oggetto a cui puntano e possono essere impostati a null. Tuttavia, questa flessibilità introduce dei rischi, come dereferenziare puntatori nulli o creare puntatori pendenti. I riferimenti, invece, non possono essere nulli e vengono legati a oggetti validi al momento della creazione, evitando questi rischi. Data la loro natura più sicura, conviene preferire i riferimenti ai puntatori, a meno che non siano necessarie le funzionalità aggiuntive offerte dai puntatori.