3 ポインター

3.1 コンピューターの構造

ポインターは、メモリーと密接に関わっている。ポインターを学習する前に、簡単にコンピューターの構造を学習した。その内容は、以下の通り。

図7がコンピューターの基本構成である。
制御装置と演算装置、記憶装置、入力装置、出力装置をコンピューターの五大装置と呼び、それぞれには以下の働きがある。

制御装置
主記憶装置(メインメモリー)に格納されているプログラムを受け取り、各装置に指令を出す。
演算装置
主記憶装置の中にあるデータを受け取り、制御装置の指令に従い、それを処理する。
記憶装置
主記憶装置と補助記憶装置がある。

主記憶装置
命令とデータからなるプログラムを格納する。
補助記憶装置
大容量、あるいは半永久的に残したいデータを補助記憶装置に格納する。

入力装置
コンピューターの外部からデータを取り込む装置である。
出力装置
主記憶装置に格納されているデータをコンピューター外部に出力する装置である。
制御装置と演算装置をまとめて中央制御装置(CPU:Central Processing Unit)あるいは、 MPU(Micro Processing Unit) と言う。

**図 7:** コンピューターの基本構成
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/comp_5_equipments.eps}$

3.2 メモリーとデータ

2進数の1桁が1ビットである。
諸君が使っているパソコンのアドレスは32ビットで表現されている。これは16進数では8桁である。
一つのアドレスに8ビット(1バイト)記憶できる。これは、16進数2桁で表現できる。
8ビットを1バイトと言う。
諸君が使っているコンパイラーでは、変数は表1に示しているバイト数で表現されている。

表 1: 変数の型とバイト数
型名データ型バイト数ビット数

文字型 char 1 8

整数型 int 4 32

倍精度実数 double 8 64
プログラムは命令とデータから構成され、いずれもメモリーの中に格納される。
プログラムの関数(これが命令)が格納されるアドレスは、関数名で参照できる。
データが格納されるアドレスは、データ名の前に&を付けることで参照できる。& はアドレス演算子である。
アドレスの表示には変換指定子 %pを使う。
ローカル変数は名前が同じでも、メモリーの配置場所は異なる。正確言うと、その関数が呼び出されたときのみ、ローカル変数はメモリーに割り当てられる。

**表 1:** 変数の型とバイト数
型名	データ型	バイト数	ビット数
文字型	char	1	8
整数型	int	4	32
倍精度実数	double	8	64

3.3 ポインター

ポインターとは、アドレスを格納する変数のことである。
ポインターの宣言には、型名とアスタリスク(*)を付ける。
```
	int *pi;
	double *px;
```
変数のアドレスを取り出すには、変数名の前にアンパサンド(&)をつける。 &はアドレス演算子である。以下の例では、piとpxがポインターで、変数iとxのアドレスを、それに代入している。
```
	pi=&i;
	px=&x;
```
ポインターが示しているデータの値を取り出すためには、ポインター変数の前にアスタリスク(*)をつける。*は間接参照演算子である。つぎの例は、ポインターpiとpxが指し示しているアドレスにある値を取り出して、変数jとyに代入している。
```
	j=*pi;
	y=*px;
```
リスト2のプログラムをよく理解すること。

4行
整数型のポインターpを宣言している。pに整数型のデータの先頭アドレスを格納する。
5行
整数型の変数 i を宣言し、 $(11223344)_{16}$ を代入している。
7行
変数 i の先頭アドレスをアドレス演算子 &により取り出し、ポインター p に代入している。
9行
整数変数 i の先頭アドレスを変換指定子 %p により表示している。
10行
ポインター p の先頭アドレスを変換指定子 %p により表示している。
12行
整数変数 i の値を16進数表示の変換指定子 %0x により表示している。
13行
ポインター p の値を16進数表示の変換指定子 %0x により表示している。ただし、ポインターはアドレスなので、強制型変換(キャスト)により、符号なし整数にしている。
15行
ポインターが指し示すアドレスに格納されているデータを表示している。

   1 #include <stdio.h>
   2 
   3 int main(void){
   4   int *p;
   5   int i=0x11223344;
   6 
   7   p=&i;
   8 
   9   printf("address i %p\n", &i);
  10   printf("address p %p\n", &p);
  11 
  12   printf("value i %0x\n", i);
  13   printf("value p %0x\n", (unsigned int)p);
  14 
  15   printf("value *p %0x\n", *p);
  16 
  17   return 0;
  18 }

$\fbox{実行結果}$

	address i 0xbffff6b0
	address p 0xbffff6b4
	value i 11223344
	value p bffff6b0
	value *p 11223344

この実行結果から、メモリーは図8のようになっていることが分かる。

**図 8:** リスト2のプログラム実行後のメモリーの内容
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/pointer_in_memory.eps}$

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志

Yamamoto Masashi
平成17年10月27日