はじめに

C言語のポインタについて理解を深めるため、この本を読み備忘録としてまとめる
C言語ポインタ完全制覇

結論から言えば、この本は間違いなく良書と言える。
私は、ポインタの使い方を意味が分からず記憶していたが、
この本で何故そうなるのかという点がわかり、大変感謝している。

1章

C言語について

・もともとUNIX系のOS開発用の言語

ポインタについて

「ポインタ型」というのが存在する

・つまり、int型の変数や値があるように、
　ポインタ型の変数や値も存在する

変数のアドレスの確認

・変数に「&」を適用すると変数のアドレスを表す
・変数に「*」を適用するとポインタ（アドレス）の指す先の値を表す

    int hoge = 5;
    int piyo = 10;
    int *pointer = &hoge;

    printf("&hoge..%p\n", &hoge);
    printf("&piyo..%p\n", &piyo);
    printf("pointer..%p\n", pointer);

・以下のような図で考えると分かりやすい

アドレス	変数名	値
0x7ffee27a4b38	pointer	0x7ffee27a4b48
〜
0x7ffee27a4b44	piyo	20
〜
0x7ffee27a4b48	hoge	10

配列

・式の中では、配列名は「その配列の先頭要素へのポインタ」に読み替えられる
・以下の値はすべて同じである。
　配列hogeの先頭配列のアドレスの&hoge[0]
　配列hogeの先頭を表す配列名hoge
　変数名hogeのアドレスを表す&hoge

p[i] は *(p + i) と同義である

    int hoge[5] = {1,2,3,4,5};
    int *pointer = hoge;

    printf("hoge[0]...%p\n", &hoge[0]);
    printf("hoge...%p\n", &hoge);
    printf("hoge...%p\n", hoge);
    printf("hoge[1]...%p\n", &hoge[1]);
    printf("hoge[2]...%p\n", hoge + 2);

void型のポインタ変数はどこまで取り出せば良いか分からない

・アドレスの代入時は開始場所の代入なので問題ないが、
　実際にアドレスから取り出す場合は、メモリから取り出す範囲を指定するため、
　型の定義をする必要がある

    int hoge = 5;
    void *pointer;

    pointer = &hoge;
//  printf("%d\n", *pointer);        //？？型のポインタ　→　取り出せない
    printf("%d\n", *(int *)pointer); //int型のポインタを指す変数

ポインタ変数のバイト数の確認

    int hoge = 5;
    int *pointer = &hoge;

    printf("pointer: %ld", sizeof(pointer));

ポインタ変数の「+n」

・ポインタにn加算すると、ポインタの指す型のサイズ×n進む
・int型は基本的に4バイト(32bit)である

NULLポインタ

・何も指していないことを保証する
・変数を宣言しただけでは、値は不定となるため、
　初期化時に宣言すること

int *pointer;  
int *pointer2 = NULL;

仮引数では int func (int *a) と int func (int a[]) は同じ

・次の書き方は同じ意味を指す

int get_word(char *buf, int buf_size, FILE *p)
int get_word(char buf[], int buf_size, FILE fp[])

2章

仮想アドレス

・同じソースコードを別窓で実行すると、hogeのアドレスが同じだが、
　値はそれぞれで異なる。

・アプリケーション実行時のアドレスは、物理的な領域のアドレスではない。
　アプリケーションはプロセスごとに独立している

    int hoge;
    char buf[256];

    printf("&hoge....%p\n", &hoge);
    fgets(buf, sizeof(int), stdin);
    sscanf(buf, "%d", &hoge);

    for(;;){
        printf("hoge..%d\n", hoge);
        getchar();
        hoge++;
    }

    return 0;

・1つめの窓

&hoge..0x62cc4c
9
hoge..9 //Enter

hoge..10 //Enter

hoge..11

・2つめの窓

&hoge..0x62cc4c
5
hoge..5 //Enter

hoge..6 //Enter

hoge..7

Cの変数で記憶領域の寿命は3種類ある

1.静的変数（グローバル変数、ファイル内でstatic指定した変数）

　→　プログラムの開始から終了まで

2.動的変数（関数内でstatic指定をしていない変数）

　→　関数のブロックに入った時からブロックを抜けるまで

3.malloc()で確保した領域

　→　malloc()関数のコールからfree()関数をコールするまで

関数（本体）と文字列リテラルは書き込み禁止領域

・関数はそもそも書き換えることはない
・文字列は「charの配列」となり先頭文字へのポインタに読み替られる。

int main(void){
    char *a = "abc";
    printf("%s\n", a);
    a[0] = 'd';
    printf("%s\n", a);
}

・この場合、1回目の文字列表示後
　Segmentation fault (コアダンプ)となり、正しく表示されない

関数にもアドレスがある

・関数は式の中では「関数へのポインタに」読み変えられる

    void func1(void){

    }

    void func2(void){

    }

    int main(void){
        printf("func1...%p\n", &func1);
        printf("func2...%p\n", &func2);
    }

・メモリに格納される内容の順番

アドレス	変数名
0x401180	func1
0x401186	func2

関数へのポインタの書き方

・使い方の例

int func (int d){
}

int main(void){
 int (*func_p)(int);
 func_p = func;
 func(2);
}

・使い方は、関数への配列のポインタなど

int (*func_table[])(double) = {
 func0,
 func1,
 func2,
};

func_table[i](1);

静的変数は仮想アドレス上で、固有の領域を持つ

・関数やグローバル変数は名前が同じであれば、ソースファイルをまたいでも同じものっとして扱われる（「リンカ」）

自動変数は領域を使いまわしするため、スタックに積む

mainで使用される自動変数を宣言順に積む
mainから呼び出される関数（関数x）の引数を後ろから順に積む
関数xのリターン用の復帰情報（アドレスなど）を積む
関数xのアドレスにジャンプする
関数xで使用される自動変数を宣言順に積む
関数xの実行中計算途中の値を積む
関数xの終了時、ローカル変数の値を開放する
mainで関数xの引数をスタックから除去する

mallocはヒープ領域に積む

・mallocは指定されたメモリサイズを確保し、先頭へのポインタを返す
・動的にメモリを割り当て、任意の順序で解放できる記憶領域を「ヒープ領域」という

1.構造体（メンバを含め）を動的に確保できる

・構造体の作成する個数
・構造体のメンバの要素の長さ

typedef struct BookData_tag{
    char *title;
    int price;
    char isbn[32];
    struct BookData_tag *next;
}BookData;

int main(void){
    BookData *book_data_p;
    book_data_p->title = malloc(sizeof(char) * 32);

    strcpy(book_data_p->title, "aaa"); //用意したアドレスに文字を代入
    //book_data_p->title = "aaa"; 文字列aaaを確保してそのアドレスを入れている
    // そのため、確保したメモリは永久に参照されない（メモリリーク）
    book_data_p->price = 32;
    book_data_p->isbn[0] = 'a';

    printf("%s\n",book_data_p->title);    
    printf("%d\n",book_data_p->price);    
}

2.mallocの仕組みはOSから一括して大きなメモリを取得して分ける

・freeした領域は、すぐにメモリを解放されるわけではないが、参照してはいけない
・malloc,freeを繰り返すと、フラグメンテーション（断片化）する。
・対策はメモリコンパクション

3.calloc,cfreeは使わないほうが良い

・callocで確保した領域はすべてのビットがゼロに初期化されるが、浮動小数点ゼロ、
　または NULL ポインタ定数の表現と同じであるとは限らないため、再初期化が必要なことがある。
・cfreeに関しては、通常のfree関数と同じ仕様のため、私は特別使用しようとおもいませんでした。

アラインメント

・型のサイズの都合上、どうしても埋め込み必要な領域
・下記の構造体は計21バイトだが、charの箇所に3バイト分アラインメント
　があり、計24バイトになっている。

typedef struct{
    int int1;       //4バイト
    double double1; //8バイト
    char char1;     //1バイト
    double double2; //8バイト 
} Hoge;

あと書き

1.2章の読破時間・・・6h

C言語のポインタについて（1章〜2章）