ポインタ操作・とは?初心者にも伝わる基本と使い方ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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ポインタ操作・とは?初心者にも伝わる基本と使い方ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説!
この記事を書いた人

高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


ポインタ操作・とは?

ポインタ操作とは、プログラムがメモリの中の「住所」(アドレス)を扱い、そこに格納されている値を参照・変更する考え方のことです。変数には必ず値が入っていますが、その値が置かれている場所の住所を別の変数に格納するのがポインタです。

ポインタの基本

アドレスとは何か アドレスはメモリの場所を示す番号のようなものです。変数には実際の値が入り、別の場所でその値を使うにはまずその値がどこにあるかを知る必要があります。

ポインタの宣言と代入 int a = 10; int* p = &a;

このとき p は変数 a の住所を指すポインタです。*p を使うと、p が指す場所に格納されている値を取り出したり、直接書き換えたりできます。

例: int a = 10; int* p = &a; ここで p は a の住所を指し、*p は a の値である 10 を表します。

この仕組みを使えば、配列や関数に対して効率よくデータを渡すことができます。

配列とポインタ

配列名は先頭要素のアドレスを表す特別な値として使えます。例: int arr[3] = {1,2,3}; int* p = arr;

このとき * (p + 1) は arr[1] の値を返します。配列とポインタは深く結びついており、ポインタ演算を使えば連続するデータを順番に処理できます。

関数への渡し方

関数にポインタを渡すと、関数の中から呼び出し元の値を直接変更できます。例:

void increment(int* x) { (*x)++; }

この関数を呼ぶと、渡した値が 1 増えます。参照渡しと同様の効果を得られる点がポインタの強みです。

よくある落とし穴

ポインタを使うときには以下の点に注意しましょう。NULLポインタを間違って使わない、境界外アクセスを避ける、解放済みメモリへアクセスしない、メモリリークを防ぐ、初期化を必ず行う、などです。

また、ポインタを使うとプログラムの挙動が分かりにくくなることがあります。初心者のうちは段階的に学習を進め、まずは基本的な操作に慣れてから複雑な使い方へ進みましょう。

実践的な表

概念 説明
アドレス 変数が置かれているメモリ上の場所を示す番号のようなもの
リファレンス ポインタを通じてその住所に格納されている値を取得・変更する操作
ポインタ演算 配列の要素間を指す位置を移動させる操作

ここで NULLポインタ は有効なアドレスを持たない特別な状態なので、使用前には必ず値を与えるか判定を入れましょう。

まとめ

ポインタ操作はメモリと値の「場所」を結ぶ橋のような概念です。アドレスを知り、そこに格納されている値を直接操作することができる点が特徴です。正しく使えば処理を速くしたり、関数間のデータ渡しを柔軟にしたりできます。


ポインタ操作の同意語

ポインタ操作
ポインタを使ってデータの参照・取得・変更・移動を行う一連の操作。C/C++ などの低レベル言語で、メモリ上のデータへアクセスする基本的な手法を指します。
ポインタの扱い
ポインタを正しく扱うための初期化・代入・解放・算術・デリファレンスなど、ポインタの使い方全般を指す表現です。
ポインタの操作
ポインタを用いてデータへアクセスしたり、参照先を変更したりする一連の操作のことです。
リファレンス
ポインタが指す先のデータへアクセスする操作。デリファレンス演算子を用いて間接参照を行います。
デリファレンス操作
デリファレンスを用いて、ポインタ経由でデータを参照・読み書きする具体的な操作のことです。
アドレス演算
ポインタのアドレスを計算したり、ポインタ算術を使ってアドレスを移動させる操作のことです。
ポインタ算術
ポインタを基準に、加算・減算を行ってメモリ上の別の要素を指すようにする操作です。
ポインタ演算
ポインタに対して行う算術的な操作や比較、代入などを総称して指す表現です。
間接参照
デリファレンスと同義で、ポインタが指す先のデータを参照することを指します。
間接参照操作
デリファレンスを用いてデータを参照・取得・操作する具体的な操作のことです。
ポインタの代入
別のポインタ値を代入して参照先を切り替える操作のことです。
ポインタの比較
ポインタ同士のアドレスを比較して、同一性や順序を判定する操作を指します。
メモリ参照操作
ポインタを介してメモリ上のデータを参照・読み書きする行為全般を指します。
アドレス操作
ポインタが指すアドレスを扱う操作全般を指し、アドレスの取得・移動・比較・算術を含みます。

ポインタ操作の対義語・反対語

ポインタ操作を使わない設計
ポインタを直接操作する代わりに、参照・インデックス・抽象APIを用いてデータを扱う設計思想。ポインタ演算の必要性を減らし、安全性と可読性を高めることを目指します。
参照操作
ポインタではなく参照を用いてデータを操作する方法。NULLの概念がなく、間接参照の安全性が高い点が特徴です。
ポインタレス設計
ポインタを一切使わない設計思想。アドレス操作を避け、参照や高水準APIで機能を実現します。
高水準言語の自動メモリ管理
C/C++のような手動のメモリ管理を避け、言語ランタイムの自動ガベージコレクションやスマートポインタ等でメモリを管理する設計。
スマートポインタ中心の設計
生のポインタの直接操作を減らし、所有権と解放を自動管理するスマートポインタを活用する設計思想。
添字アクセス中心のデータ操作
ポインタ演算よりも配列の添字(インデックス)を用いたデータアクセスを中心とする操作方法。
境界チェック付きアクセス
ポインタ演算による不正参照を避けるため、境界チェックや安全性検証を組み込んだアクセス方法。
メモリ安全APIの利用
低水準のポインタ操作を直接行わず、メモリ安全な高レベルAPIを利用する設計思想。
抽象データ型を用いた操作
データ構造の操作を抽象化し、内部のポインタ操作を隠蔽する設計。
ポインタ算術の制限設計
ポインタ演算(加算・減算)を避け、ポインタ計算を必要としない安全なデータアクセス設計。

ポインタ操作の共起語

ポインタ
変数の値としてアドレス(メモリ上の場所)を格納する型。別のデータの格納場所を指し示す『道具』です。
アドレス
メモリ上の特定の位置を示す番号。ポインタはこの値を保持して対象データを参照します。
デリファレンス
ポインタが指す先のデータへアクセスする操作。デリファレンス(間接参照とも呼ばれます)。
間接参照
ポインタが指すアドレス先の実体へ直接アクセスすること。デリファレンスと同義です。
参照渡し
関数へ引数を“参照”として渡す方法。元データを直接操作・変更します(主にC++で用いられる概念)。
ポインタ演算
ポインタ同士の加減算や、配列の要素間移動など、メモリ上の位置を移動させる操作。
アドレス算術
ポインタ演算の別称。要素サイズに応じてアドレスをずらします。
配列とポインタ
配列名は先頭要素のポインタとして扱われることが多く、配列とポインタは深く結びついています。
ポインタ型
ポインタが指すデータの型を表す型。例: int*, char*。
NULLポインタ
指している先がない特別なポインタ。安全性の確保のため事前チェックが推奨されます。
メモリ割り当て
実行時に必要な分のメモリを確保する仕組み。ヒープ領域を利用します。
動的メモリ割り当て
プログラムの実行中にメモリを動的に確保・解放すること。
malloc / free
C言語で動的メモリを確保する malloc と解放する free のセット。
new / delete
C++で動的メモリを確保する new と、解放する delete のセット。
キャスト
ポインタの型を別の型へ変換する操作。型の整合性を取るときに使います。
voidポインタ
型情報を持たない汎用ポインタ。任意の型を指すことができますが、デリファレンスにはキャストが必要です。
ポインタの初期化
未初期化のポインタは危険なので、必ず有効なアドレスか NULL に初期化します。
ダングリングポインタ
解放済みのデータを指すポインタ。参照されると危険です。
二重解放
同じメモリを2回解放すること。未定義動作を引き起こす原因になります
セグメンテーション fault
無効なアドレスを参照したときに発生するエラー。俗にセグフォと呼ばれます。
セグフォ
セグメンテーション fault の略。メモリアクセス違反の呼称です。
アロー演算子
ポインタが指す構造体のメンバへアクセスするための演算子(->)。
関数ポインタ
関数のアドレスを変数に格納して、後から呼び出すことができる仕組み。
ポインタと構造体
構造体のメンバへポインタを通じてアクセス・操作します。
スマートポインタ
C++で所有権を自動管理し、メモリ解放を自動で行ってくれる安全なポインタの概念。
参照渡し vs ポインタ渡し
関数へデータを渡す際の2つの方法の違い。参照はデータの別名、ポインタ渡しはアドレスを渡します。
メモリ安全性
ポインタを扱う際の安全性を高める設計・実装上のポイント。NULLチェックや境界チェック等。
constポインタ / ポインタのconst
ポインタ自体を変更不可にするのか、指すデータを不可にするのかを指定します。
メモリリーク
確保したメモリを解放せずに失う状態。長時間実行アプリで問題になります。
メモリ破壊
他のデータ領域を誤って書き換えてしまう現象。バグの原因です。

ポインタ操作の関連用語

ポインタ
他の変数のメモリ上の場所を指し示す変数。値はその場所のアドレスを格納している。
アドレス
メモリ上の場所を示す識別子。ポインタはこのアドレスを格納して、データを参照する。
間接参照
ポインタが指す先のデータへアクセスする操作。C では *ポインタ名 で実行する。
ポインタ演算
ポインタに整数を加減する演算。通常は同じ配列の要素間の移動として意を持つ。
ポインタ変数
ポインタ型のデータを格納する通常の変数。
ポインタの初期化
ポインタを有効なアドレスで初期化するか、NULL/nullptr で初期化して未定義参照を避ける。
NULLポインタ
アドレスを指していない特別なポインタ値。条件分岐などで参照先を確認する。
nullptr
C++11以降の安全な NULL の代替値。ポインタと互換性があり、比較が安全。
ポインタの型
ポインタには指す先データの型があり、読み書きはその型に合わせて行われる。
ポインタのキャスト
ポインタの型を別の型へ変換する操作。適切でないと安全性が損なわれる。
voidポインタ
型情報を持たないポインタ。あらゆる型のポインタを扱えるが間接参照は不可。
ポインタ先のconst
ポインタが指すデータを変更不可にする設定(データを保護する場合に使う)。
constポインタ
ポインタ自体を他のアドレスへ変更できないようにする設定(所有先を固定する意味合い)。
配列とポインタの関係
配列名は実質的にポインタとして扱われ、要素は連続したメモリに格納される。
配列とポインタの違い
配列は固定長の領域で、ポインタはアドレスを格納する変数。配列はサイズを持つが、ポインタはサイズを持たない。
二重ポインタ
ポインタのポインタ。例 int** は int* を指すポインタで、間接参照を複数階層で行う。
関数ポインタ
関数のアドレスを指すポインタ。コールバックや動的な機能選択に使う。
ポインタと文字列
C では文字列は char 配列または char* で表現され、終端文字 \0 で終わる。
文字列リテラルとポインタ
文字列リテラルは通常は読み取り専用の領域に格納され、const char* で扱われることが多い。
ダングリングポインタ
解放済みのメモリを指すポインタ。アクセスすると未定義動作になる。
未初期化ポインタ
値が設定されていないポインタ。偶発的なアドレスを指すことがあり危険。
メモリ解放とポインタ
動的領域は malloc などで確保し free で解放する。解放後は NULL にするのが安全。
malloc
必要なサイズの動的メモリ領域を確保する C の関数。
free
malloc 等で確保した動的領域を解放する関数。
realloc
確保済みメモリ領域のサイズを拡張・縮小する関数。
スマートポインタ
C++ の自動メモリ管理機構。所有権を自動的に管理して解放を安全に行う。
unique_ptr
所有権が一意のスマートポインタ。スコープを抜けると自動的に解放される。
shared_ptr
参照カウント型のスマートポインタ。複数の所有者で同じリソースを共有できる。
weak_ptr
shared_ptr への弱い参照。循環参照を避ける用途で使うが所有権は持たない。
ポインタの境界
ポインタ演算は基本的に同じ配列内でのみ有効。境界を越えると未定義動作になる。
ポインタ演算の制限
void* への加算は不可。char* などでバイト単位の操作が可能になることが多い。
アドレス演算子
"&" で変数のアドレスを取得する演算子。
間接参照演算子
"*" でポインタが指す先の値へアクセスする演算子。
ポインタの差
同じ配列内の2つのポインタの差は要素数の差を表す。
ポインタの比較
同じオブジェクトを指しているかなど、ポインタ同士を比較できる場合がある。
ポインタのサイズ
ポインタが占めるサイズはプラットフォーム依存。通常は固定のビット数。

ポインタ操作のおすすめ参考サイト


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