Chương 5. Mảng, con trỏ, tham chiếu Chương này giới thiệu về mảng, con trỏ, các kiểu dữ liệu tham chiếu và minh họa cách dùng chúng để định nghĩa các biến. Mảng (array) gồm một tập các đối tượng (được gọi là các phần tử) tất cả chúng có cùng kiểu và được sắp xếp liên tiếp trong bộ nhớ. Nói chung chỉ có mảng là có tên đại diện chứ không phải là các phần tử của nó. Mỗi phần tử được xác định bởi một chỉ số biểu thị vị trí của phần tử trong mảng. Số lượng phần tử trong mảng được gọi là kích thước của mảng. Kích thước của mảng là cố định và phải được xác định trước; nó không thể thay đổi trong suốt quá trình thực hiện chương trình. Mảng đại diện cho dữ liệu hỗn hợp gồm nhiều hạng mục riêng lẻ tương tự. Ví dụ: danh sách các tên, bảng các thành phố trên thế giới cùng với nhiệt độ hiện tại của các chúng, hoặc các giao dịch hàng tháng của một tài khoản ngân hàng. Con trỏ (pointer) đơn giản là địa chỉ của một đối tượng trong bộ nhớ. Thông thường, các đối tượng có thể được truy xuất trong hai cách: trực tiếp bởi tên đại diện hoặc gián tiếp thông qua con trỏ. Các biến con trỏ được định nghĩa trỏ tới các đối tượng của một kiểu cụ thể sao cho khi con trỏ hủy thì vùng nhớ mà đối tượng chiếm giữ được thu hồi. Các con trỏ thường được dùng cho việc tạo ra các đối tượng động trong thời gian thực thi chương trình. Không giống như các đối tượng bình thường (toàn cục và cục bộ) được cấp phát lưu trữ trên runtime stack, một đối tượng động được cấp phát vùng nhớ từ vùng lưu trữ khác được gọi là heap. Các đối tượng không tuân theo các luật phạm vi thông thường. Phạm vi của chúng được điều khiển rõ ràng bởi lập trình viên. Tham chiếu (reference) cung cấp một tên tượng trưng khác gọi là biệt hiệu (alias) cho một đối tượng. Truy xuất một đối tượng thông qua một tham chiếu giống như là truy xuất thông qua tên gốc của nó. Tham chiếu nâng cao tính hữu dụng của các con trỏ và sự tiện lợi của việc truy xuất trực tiếp các đối tượng. Chúng được sử dụng để hỗ trợ các kiểu gọi thông qua tham chiếu của các tham số hàm đặc biệt khi các đối tượng lớn được truyền tới hàm. Chapter 5: Mảng, con trỏ, và tham chiếu 59 5.1. Mảng (Array) Biến mảng được định nghĩa bằng cách đặc tả kích thước mảng và kiểu các phần tử của nó. Ví dụ một mảng biểu diễn 10 thước đo chiều cao (mỗi phần tử là một số nguyên) có thể được định nghĩa như sau: int heights[10]; Mỗi phần tử trong mảng có thể được truy xuất thông qua chỉ số mảng. Phần tử đầu tiên của mảng luôn có chỉ số 0. Vì thế, heights[0] và heights[9] biểu thị tương ứng cho phần tử đầu và phần tử cuối của mảng heights. Mỗi phần tử của mảng heights có thể được xem như là một biến số nguyên. Vì thế, ví dụ để đặt phần tử thứ ba tới giá trị 177 chúng ta có thể viết: heights[2] = 177; Việc cố gắng truy xuất một phần tử mảng không tồn tại (ví dụ, heights[-1] hoặc heights[10]) dẫn tới lỗi thực thi rất nghiêm trọng (được gọi là lỗi ‘vượt ngoài biên’). Việc xử lý mảng thường liên quan đến một vòng lặp duyệt qua các phần tử mảng lần lượt từng phần tử một. Danh sách 5.1 minh họa điều này bằng việc sử dụng một hàm nhận vào một mảng các số nguyên và trả về giá trị trung bình của các phần tử trong mảng. Danh sách 5.1 1 2 3 4 5 6 7 8 const int size = 3; double Average (int nums[size]) { double average = 0; for (registeri = 0; i <size; ++i) average+=nums[i]; return average/size; } Giống như các biến khác, một mảng có thể có một bộ khởi tạo. Các dấu ngoặc nhọn được sử dụng để đặc tả danh sách các giá trị khởi tạo được phân cách bởi dấu phẩy cho các phần tử mảng. Ví dụ, int nums[3] = {5, 10, 15}; khởi tạo ba phần tử của mảng nums tương ứng tới 5, 10, và 15. Khi số giá trị trong bộ khởi tạo nhỏ hơn số phần tử thì các phần tử còn lại được khởi tạo tới 0: int nums[3] = {5, 10}; // nums[2]khởi tạo tới 0 Chapter 5: Mảng, con trỏ, và tham chiếu 60 Khi bộ khởi tạo được sử dụng hoàn tất thì kích cỡ mảng trở thành dư thừa bởi vì số các phần tử là ẩn trong bộ khởi tạo. Vì thế định nghĩa đầu tiên của nums có thể viết tương đương như sau: int nums[] = {5, 10, 15};