Pointer

इस C/C++ programming language tutorial को आगे बढ़ाते हुए हम pointer के बारे में जानेंगे जो C/C++ में सबसे कठिन माना जाता है.

What is Pointer in C/C++ programming language

इससे पहले हम यह जान चुके हैं कोई भी variable Computer की memory में किस तरह से store होता है. जहाँ store होता है उसका address भी होता है जो यह बताता है कि variable की value memory में कहाँ stored है. इस address को ही pointer कहते हैं. C/C++ programming language हमें यह सुविधा देती है कि हम किसी variable का address जान सकें(variable का address = वह Memory address/location जहाँ variable की value stored है). C/C++ programming language में किसी भी variable का address जानने के लिए & का use करते हैं. जैसे कि अगर कोई variable int x; है तो x का address &x से मिल जायेगा. जिस तरह से हम int, char, float etc को variable में store कर लेते हैं उसी तरह किसी variable के address को भी. इसके लिए एक नया datatype होता है जो address store करने के काम आता है जिस तरह से integer store करने के लिए int datatype का use होता है. किसी int variable का address store करने के लिए int* datatype का use करते हैं. इसी तरह char variable का address store करने के लिए char* datatype का use करते हैं. नीचे एक छोटा सा example यह show कर रहा है कि किसी variable में दूसरे variable का address कैसे store करते हैं.

int x = 5;
int* p;
p = &x

यहाँ पहले एक int variable x define किया है, फिर p ऐसा variable declare किया है जो किसी int का address store करता है. फिर p variable में x का address डाल दिया है.(जैसा कि हम जानते हैं कि किसी भी variable का address जानने के लिए & का use करते हैं.)

Address→	0	1	2	3	4
Memory→	10000111	11100101	00100110	0000101	01100101	. . .
				↑
p = &x = 3				int x

अब हमारे पास एक variable p है जो कि int* type का है और उसमे x का address stored है - means p को print करेंगे तो x का address print हो जायेगा.(ऊपर दिखाए गए अनुसार यहाँ पर x का address 3 है परन्तु अलग अलह time पर C/C++ program run करने पर address अलग अलग आएगा) यदि हमें यह जानना है कि p में जिस Memory का address लिखा हुआ उस memory पर क्या stored है तो *p का use करते हैं(यहाँ p में उस memory का address है जहाँ x है और उस memory यानि x में 5 stored है इसलिए *p यहाँ पर 5 देगा. इसका एक छोटा सा example देखते हैं. इस example को अपने अनुसार change करके चलाकर देखें और experiement करें.

#include <stdio.h>

int main() {
  int x = 5;
  int* p = &x;
  printf("x = %d\n",x);
  printf("address of x = %d\n", p);
  printf("value at location p = %d\n", *p);

  scanf("%d", &x);
  return 0;
}

#include <stdio.h>

struct rectangle {
  int width;
  int length;
};

int main() {
  struct rectangle r1;
  r1.width = 10;
  r1.length = 15;

  struct rectangle* r2;
  r2 = &r1;
  printf("Original width=%d, length=%d\n", (*r2).width, (*r2).length);

  r1.width = 20;
  r1.length = 25;
  printf("r1 changed, width=%d, length=%d\n", (*r2).width, (*r2).length);

  (*r2).width = 5;
  (*r2).length = 10;
  printf("*r2 changed, width=%d, length=%d\n", r1.width, r1.length);
  return 0;
}


ऊपर दिए C/C++ program को चला कर देख लें. उसका output यहाँ समझते हैं. 
main में हमने पहले struct rectangle type का variable r1 define किया है 
और pointer r2 declare किया है जो struct rectangle का address store कर 
सकता है. उसमे r1 का address डाल दिया गया है. अब r1 एक variable है और r2 
pointer है जिसमे r1 का address है इसलिए अगर हम r1 में value change करते 
हैं तो r2 से value read करने पर changed value मिलेगी. इसी तरह r2 में 
value change करते हैं तो r1 से read करने पार changed value मिलेगी.



ऊपर दिए गए program को ध्यान से देखिये. r2 address(pointer) है r1 का, 
इसलिए *r2 हमें struct rectangle देगा(pointer वाले address की value * 
लगाने पर आती है इसलिए *r2 और r1 एक ही हैं. इसी तरह (*r2).width और 
r1.width भी एक ही हैं दोनों में से किसी एक को change करने पर दूसरा भी 
change हो जाता है.)

Important Note about pointer

1. (*r2).width लिखने का shortcut r2->width भी होता है. program मे 
(*r2).width की जगह r2->width और (*r2).length कि जगह r2->length भी 
लिख सकते हैं. आप ऊपर दिए गए program में यह लिखकर चलाकर देखें.

2. कोई भी variable declare करने का मतलब है कि उसमे कोई value नहीं 
डाली(जैसे int x;) और define करने का मतलब है कि उसमे value भी डाल दी 
है(जैसे int x=1;) अगर आपने pointer सिर्फ declare किया है और उसमे किसी 
variable का address नहीं डाला तो उससे value read करने में(* का use करके 
जैसे *r2) program crash हो जायेगा और segmentation fault दे देगा.

इस C/C++ programming language tutorial को आगे बढ़ाते हुए हम pointer के बारे में और जानेंगे.

नीचे दिए गए इस example को देखिये और सोचिये कि यह क्या print करेगा, आपको इसका actual output देखकर आश्चर्य होगा.



#include <stdio.h>

void add1(int i) {
  i = i + 1;
}

int main() {
  int x = 5;
  printf("before adding x = %d \n", x);
  add1(x);
  printf("after adding x = %d \n", x);

  scanf("%d", &x);
  return 1;
}



run करने पर इसका output यह आएगा.

before adding x = 5 
after adding x = 5 

अब समझते हैं कि यह output क्यों आ रहा है. अगर आप add1 function देखेंगे 
तो उसमे जो parameter(argument) pass किया जाता है उसकी value 1 बढ़ा रहा 
है. main में पहले x की value 5 है इसलिए पहली बार x = 5 print हुआ है. 
उसके बाद add1 function में x को pass किया है इसलिए x की value 1 बढ़ जाना
 चाहिए परन्तु उसकी value 5 ही है और इसीलिए बाद में भी x = 5 ही print हो 
रहा है.



इसका कारण यह है कि जब add1 function call हुआ तो उसमे pass किये गए 
variable x की एक अलग copy बन गयी, add1 function ने उस copy की value 
change की है, इसलिए original x की value change नहीं हुई.



जब भी कोई function call होता है उसमे pass किये गए variable की copy बन 
जाती है और वह copy call किये गए function को दी जाती है. इसलिए call किया 
गया function अगर arguments की value change करता है तो original variable 
की value change नहीं होती, copy की value change होती है.



अब नीचे वाला C++ program देखिये जो pointer का use करके लिखा गया है और सोचिये कि इसका output क्या होगा

#include <stdio.h>

void add1(int* i) {
  *i = *i + 1;
}

int main() {
  int x = 5;
  printf("before adding x = %d \n", x);
  add1(&x);
  printf("after adding x = %d \n", x);

  scanf("%d", &x);
  return 1;
}

run करने पर इसका output यह आएगा.

before adding x = 5 
after adding x = 6 

अब इसे समझते हैं कि यहाँ function call करने पर x की value बढ़ क्यों गयी.
 यहाँ add1 function int नहीं लेता बल्कि int variable का address लेता है,
 और उस address पर जो भी value होती है उसे 1 बढ़ा देता है. 

main में जब add1 function को call किया है तो उसमे x का address pass किया
 है. ऊपर बताये गए अनुसार x के address की एक copy बनेगी जो add1 function 
को दी जायेगी. अगर add1 function address को change करता तो x की value 
change नहीं होती पर add1 function उस address में store variable 
की value change कर रहा है. चाहे वह original address हो या address की 
copy, address तो उसी variable का ही रहेगा, इसलिए अगर हम उस address पर 
store variable को change करते हैं original variable भी change हो जायेगा.