Pointers II — Arithmetic, Arrays, Function Params

pointer + array + function — C-র শক্তির ত্রয়ী

~45 min Advanced 22 practice problems Live code

1. Pointer Arithmetic

একটি pointer-এ 1 যোগ করা মানে সেই pointer-এর type-এর পরবর্তী element-এ যাওয়া — এক byte নয়, এক element।

ptr_arith.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *p = a;

    printf("*p       = %d\n", *p);
    printf("*(p+1)   = %d\n", *(p + 1));
    printf("*(p+4)   = %d\n", *(p + 4));

    printf("p        = %p\n", (void*)p);
    printf("p+1      = %p  (moves by sizeof(int) bytes)\n", (void*)(p + 1));
    return 0;
}

int *p-এ p + 1 আসলে p + sizeof(int) byte এগোয়। char *-এ এটি ১ byte, double *-এ ৮ byte — এক হাত, দুই চোখ কিন্তু ভিন্ন step।

2. Array-Pointer Equivalence

a[i]     is exactly  *(a + i)
&a[i]    is exactly   (a + i)

Array-র নাম expression-এ ব্যবহার হলে (সামান্য কিছু exception ছাড়া) তা স্বয়ংক্রিয়ভাবে তার প্রথম element-এর pointer-এ decay করে। a[i] লেখা আর *(a+i) লেখা একই কাজ।

3. Iterating with Pointers

ptr_iter.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a[5] = {11, 22, 33, 44, 55};
    int *end = a + 5;
    for (int *p = a; p < end; p++)
        printf("%d ", *p);
    putchar('\n');
    return 0;
}

4. Pointer to Pointer

Pointer-এর address-ও একটি address — সেটাকেও একটি pointer-এ সংরক্ষণ করা যায়। সাধারণ ব্যবহার: array of strings (char **argv), dynamic 2D array, linked list head modify।

pptr.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int   x  = 5;
    int  *p  = &x;
    int **pp = &p;
    printf("x=%d  *p=%d  **pp=%d\n", x, *p, **pp);

    const char *names[] = { "Arif", "Nusrat", "Zahid" };
    const char **it = names;
    printf("first = %s\n", *it);
    printf("third = %s\n", *(it + 2));
    return 0;
}

5. Arrays as Function Parameters

Function-এ array পাঠালে আসলে শুধু প্রথম element-এর pointer যায় — পুরো array কপি হয় না। তাই function-এর ভেতরে পরিবর্তন করলে সেটা caller-এর original array-তেও দেখা যায়।

scale.c

#include <stdio.h>

void scale(int a[], int n, int k) {       // same as int *a
    for (int i = 0; i < n; i++) a[i] *= k;
}

int main(void) {
    int v[4] = {1, 2, 3, 4};
    scale(v, 4, 10);
    for (int i = 0; i < 4; i++) printf("%d ", v[i]);
    putchar('\n');
    return 0;
}

6. Returning Pointers — Carefully

Never return a pointer to a local variable int *bad() { int x = 42; return &x; } — function শেষ হলে x ধ্বংস হয়, পরে সেই address-এ access করা undefined behavior। Return করতে পারেন static/global, heap-এ allocate করা মেমরি বা caller-এর দেওয়া buffer।

7. The sizeof Surprise

sizeof_fn.c

#include <stdio.h>

void f(int a[]) {
    printf("inside : sizeof(a) = %zu\n", sizeof(a));
}

int main(void) {
    int a[10];
    printf("outside: sizeof(a) = %zu\n", sizeof(a));
    f(a);
    return 0;
}

Main-এ sizeof(a) 40 byte (10 × 4 ধরে), কিন্তু f-এর ভেতরে a একটি pointer — তাই sizeof 8 byte (64-bit সিস্টেমে)। সবসময় length আলাদাভাবে পাঠাতে হবে।

8. Practice Problems

Print an array in reverse using pointer arithmetic only (no indexing).
শুধু pointer arithmetic দিয়ে array reverse-এ প্রিন্ট করুন, কোনো index ব্যবহার ছাড়াই।
✨ Show Answer
rev_ptr.c
```
#include <stdio.h>
int main(void) {
    int a[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int *end = a + 5;
    for (int *p = end - 1; p >= a; p--) printf("%d ", *p);
    putchar('\n');
    return 0;
}
```

Copy one array to another using pointers.

Pointer দিয়ে একটি array থেকে আরেকটিতে কপি করুন।

✨ Show Answer

copy.c

#include <stdio.h>
int main(void) {
    int src[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int dst[5];
    int *s = src, *d = dst, *end = src + 5;
    while (s < end) *d++ = *s++;
    for (int i = 0; i < 5; i++) printf("%d ", dst[i]);
    putchar('\n');
    return 0;
}

Write int *search(int *arr, int n, int x) that returns a pointer to x or NULL.

Target পেলে pointer, না পেলে NULL return করে এমন search ফাংশন লিখুন।

✨ Show Answer

search.c

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
int *search(int *a, int n, int x) {
    for (int *p = a; p < a + n; p++)
        if (*p == x) return p;
    return NULL;
}
int main(void) {
    int a[] = {3, 7, 12, 19};
    int *r = search(a, 4, 12);
    if (r) printf("found %d at offset %ld\n", *r, r - a);
    else   puts("not found");
    return 0;
}

Implement size_t my_strlen(const char *s) using pointer arithmetic.

Pointer arithmetic দিয়ে my_strlen লিখুন।

✨ Show Answer

my_strlen.c

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
size_t my_strlen(const char *s) {
    const char *p = s;
    while (*p) p++;
    return p - s;
}
int main(void) { printf("%zu\n", my_strlen("ABCL TECH")); return 0; }

Implement strcpy using only pointers.

Pointer দিয়ে strcpy লিখুন।

✨ Show Answer

my_strcpy.c

#include <stdio.h>
char *my_strcpy(char *d, const char *s) {
    char *start = d;
    while ((*d++ = *s++));   // copies the '\0' too and then stops
    return start;
}
int main(void) {
    char buf[64];
    my_strcpy(buf, "Hello, Bangladesh!");
    puts(buf);
    return 0;
}

Reverse an array in place using two pointers (start and end).

Start ও end দুই pointer দিয়ে array in-place reverse করুন।

✨ Show Answer

rev_two_ptr.c

#include <stdio.h>
void rev(int *a, int n) {
    int *l = a, *r = a + n - 1;
    while (l < r) { int t = *l; *l = *r; *r = t; l++; r--; }
}
int main(void) {
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    rev(a, 5);
    for (int i = 0; i < 5; i++) printf("%d ", a[i]);
    putchar('\n');
    return 0;
}

Given char **argv-like array, print all "command-line" arguments.

char **argv-এর মতো array-র সব argument প্রিন্ট করুন।

✨ Show Answer

argv_like.c

#include <stdio.h>
int main(void) {
    const char *argv[] = { "./prog", "--verbose", "input.txt", NULL };
    for (const char **p = argv; *p; p++)
        printf("arg: %s\n", *p);
    return 0;
}

Demonstrate sizeof(array) vs sizeof(pointer) side by side.
sizeof(array) ও sizeof(pointer) পাশাপাশি দেখান।

✨ Show Answer
Section 7-এর sizeof_fn.c-ই সম্পূর্ণ উত্তর।
Write a function that takes a pointer and an index and returns a pointer to that position.
Pointer ও index নিয়ে সেই position-এর pointer return করুন।
✨ Show Answer
at.c
```
#include <stdio.h>
int *at(int *a, int i) { return a + i; }
int main(void) {
    int a[] = {10, 20, 30, 40};
    printf("*at(a, 2) = %d\n", *at(a, 2));
    return 0;
}
```

Implement memcpy using void *.

void * দিয়ে memcpy লিখুন।

✨ Show Answer

my_memcpy.c

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>

void *my_memcpy(void *dst, const void *src, size_t n) {
    unsigned char *d = dst;
    const unsigned char *s = src;
    while (n--) *d++ = *s++;
    return dst;
}

int main(void) {
    int src[] = {11, 22, 33, 44};
    int dst[4];
    my_memcpy(dst, src, sizeof(src));
    for (int i = 0; i < 4; i++) printf("%d ", dst[i]);
    putchar('\n');
    return 0;
}

Implement memset using void *.

void * দিয়ে memset লিখুন।

✨ Show Answer

my_memset.c

#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
void *my_memset(void *p, int v, size_t n) {
    unsigned char *q = p;
    while (n--) *q++ = (unsigned char)v;
    return p;
}
int main(void) {
    char buf[16];
    my_memset(buf, 'X', 15); buf[15] = '\0';
    puts(buf);
    return 0;
}

Why is void * useful? Give two examples.
void *-এর উপকারিতা — দুটি উদাহরণ।

✨ Show Answer
void * "any pointer" হিসেবে কাজ করে — আপনি যেকোনো pointer তাতে রাখতে পারেন, আবার বের করে cast করতে পারেন। ব্যবহার:
(১) malloc/memcpy/memset যেকোনো type-এর মেমরি নিয়ে কাজ করে, তাই তাদের parameter void *।
(২) qsort-এর compare function generic — সেটিও const void * parameter নেয়। এভাবে C-তে generic programming সম্ভব হয়।
Explain why p++ on an int * advances 4 bytes, not 1.
int *-এ p++ কেন 4 byte এগোয়, 1 byte না?

✨ Show Answer
Pointer arithmetic সবসময় target type-এর sizeof-এ মাপা হয়। int-এর size সাধারণত 4 byte, তাই p + 1 মানে "পরবর্তী int", অর্থাৎ 4 byte পরের address। এভাবেই a[i] == *(a + i) যথাযথ element return করে।

Write in-place array rotation using pointer math only.

Pointer math-এ in-place array rotate করুন।

✨ Show Answer

rotate_ptr.c

#include <stdio.h>
static void rev(int *l, int *r) {
    while (l < r) { int t = *l; *l++ = *r; *r-- = t; }
}
void rotate_left(int *a, int n, int k) {
    k %= n;
    rev(a, a + k - 1);
    rev(a + k, a + n - 1);
    rev(a, a + n - 1);
}
int main(void) {
    int a[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    rotate_left(a, 7, 3);
    for (int i = 0; i < 7; i++) printf("%d ", a[i]);
    putchar('\n');
    return 0;
}

Build a 2D matrix using int ** and dynamic rows.

int ** দিয়ে dynamic 2D matrix তৈরি করুন।

✨ Show Answer

matrix_2d.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
    int r = 3, c = 4;
    int **m = malloc(r * sizeof(int *));
    for (int i = 0; i < r; i++) m[i] = malloc(c * sizeof(int));

    for (int i = 0; i < r; i++)
        for (int j = 0; j < c; j++) m[i][j] = i * c + j;

    for (int i = 0; i < r; i++) {
        for (int j = 0; j < c; j++) printf("%3d ", m[i][j]);
        putchar('\n');
    }

    for (int i = 0; i < r; i++) free(m[i]);
    free(m);
    return 0;
}

Find the pointer difference between two elements of the same array — what type is it?
একই array-এর দুটি pointer বিয়োগ করলে ফলাফলের type কী?
✨ Show Answer
Type: ptrdiff_t (থাকে <stddef.h>-এ)। Value = দুটি pointer-এর মধ্যে কতগুলো element আছে। উদাহরণ:
pdiff.c
```
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
int main(void) {
    int a[10];
    ptrdiff_t d = (a + 7) - (a + 2);
    printf("difference = %td\n", d);   // 5
    return 0;
}
```
Why is comparing pointers from different arrays undefined behavior?
ভিন্ন array-র দুটি pointer তুলনা করা কেন UB?

✨ Show Answer
C standard অনুযায়ী relational operator (< > <= >=) শুধু একই array-এর (বা একটি element just past-the-end-এর) দুটি pointer-এর মধ্যে সংজ্ঞায়িত। ভিন্ন allocation-এর মধ্যে আপেক্ষিক ঠিকানা নির্ধারিত না — OS যেকোনোভাবে memory place করতে পারে, এমনকি আজ এক ক্রম, কাল আরেক ক্রম। তাই আচরণ অনির্দিষ্ট। == ও != তুলনা অবশ্য বৈধ।

Using pointers, count vowels in a string.

Pointer ব্যবহার করে একটি string-এ vowel গুনুন।

✨ Show Answer

vowels.c

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int count_vowels(const char *s) {
    int c = 0;
    for (; *s; s++) {
        char lc = tolower((unsigned char)*s);
        if (lc=='a'||lc=='e'||lc=='i'||lc=='o'||lc=='u') c++;
    }
    return c;
}
int main(void) {
    printf("%d\n", count_vowels("Hello, Bangladesh!"));
    return 0;
}

Reverse a string in place using two pointers.

দুটি pointer দিয়ে string in-place reverse করুন।

✨ Show Answer

rev_str_ptr.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
void rev(char *s) {
    char *l = s, *r = s + strlen(s) - 1;
    while (l < r) { char t = *l; *l++ = *r; *r-- = t; }
}
int main(void) {
    char s[] = "Bangladesh";
    rev(s);
    puts(s);
    return 0;
}

Fix this bug: int a[10]; int *p = a; while(*p) printf("%d", *p++);
উপরের কোডের বাগ খুঁজে ঠিক করুন।
✨ Show Answer
সমস্যা: a uninitialized, তাই প্রথম element-এর মান অনিশ্চিত; while (*p) সমাপ্তি নিশ্চিত করতে পারে না (কোনো sentinel নেই) — UB। সংশোধন: বাগ ছাড়া নিরাপদ sentinel-ভিত্তিক loop:
fixed_loop.c
```
#include <stdio.h>
int main(void) {
    int a[] = {3, 7, 12, 0};       // 0 acts as sentinel
    int *p = a;
    while (*p) printf("%d ", *p++);
    putchar('\n');
    return 0;
}
```
Read the declaration int *(*fp)(int) and explain what it is.
int *(*fp)(int) পড়ে ব্যাখ্যা করুন।

✨ Show Answer
fp হলো একটি pointer যা একটি function-এর দিকে নির্দেশ করে — সেই function একটি int parameter নেয় এবং একটি int * (int-এর pointer) return করে।
In one paragraph, explain the array-pointer equivalence rule.
একটি অনুচ্ছেদে array-pointer equivalence ব্যাখ্যা করুন।

✨ Show Answer
Expression-এ array-র নাম ব্যবহার করলে সেটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে তার প্রথম element-এর pointer-এ decay হয়ে যায় (sizeof ও &array-এর মতো কয়েকটি ব্যতিক্রম ছাড়া)। ফলে a[i] লিখা আর *(a + i) লিখা অভিন্ন। C-র subscript operator-এর সংজ্ঞা আসলে এটিই, তাই i[a]-ও বৈধ (যদিও সচরাচর ব্যবহার হয় না)। Function argument হিসেবে array পাঠালে কেবল pointer যায়, পুরো array কপি হয় না — তাই efficient, কিন্তু length আলাদাভাবে পাঠানো জরুরি।

Glossary (শব্দকোষ)

Term	Meaning	বাংলায়
Pointer Arithmetic	Adding/subtracting integers from a pointer; advances by element size.	Pointer-এ যোগ/বিয়োগ — element size অনুযায়ী এগোয়।
Array Decay	Array name automatically converts to pointer-to-first-element.	Array name স্বয়ংক্রিয়ভাবে first element-এর pointer-এ পরিণত।
`a[i] == *(a+i)`	Subscripting is defined as pointer arithmetic + dereference.	Subscript আসলে pointer arithmetic + dereference।
Pointer-to-array	A pointer with the array's full type — does not decay.	Array-র সম্পূর্ণ type-যুক্ত pointer।
`sizeof` on a pointer	Inside a function, returns pointer size — not the array's.	Function-এর ভিতরে শুধু pointer-এর size।
Pass-by-Pointer	Passing an address so the function can modify caller's data.	Caller-এর data পরিবর্তনযোগ্য করতে address পাঠানো।
Pointer to Pointer (`**`)	A pointer whose value is itself a pointer's address.	Pointer-এর address ধারণকারী pointer।
Generic Pointer (`void *`)	Untyped pointer — used by `malloc`, `memcpy`.	Type-হীন pointer।
Const Pointer	`T * const` — pointer itself cannot be reassigned.	Pointer নিজে পরিবর্তন করা যাবে না।
Pointer to Const	`const T *` — cannot modify the pointed-at data.	Pointed data পরিবর্তন করা যাবে না।
Pointer Difference	Subtracting two pointers in the same array — gives element count.	একই array-র দুই pointer-এর পার্থক্য — element সংখ্যা।
Returning Local Address	Bug — local variable's memory becomes invalid after return.	Return-এর পর local-এর মেমরি অবৈধ হয়ে যায়।

Summary — Module 15

Pointer arithmetic steps by element size. Arrays decay to pointers. a[i] == *(a+i). Never return pointers to locals. Inside a function, sizeof(array) is pointer size.

Next Module → Strings — char array ও string.h।

Previous Next: Strings