Puntero (informática)

Se le atribuye a Harold Lawson la invención del puntero en 1964.[2] En 2000, Lawson fue presentado el Premio Pionero de Informática por la IEEE "[por la invención de la variable puntero y la introducción de este concepto en PL /I, proporcionando así, por primera vez, la capacidad de tratar con flexibilidad las listas enlazadas en un lenguaje de alto nivel de propósito general".[3] Según el Diccionario inglés de Oxford, la palabra puntero apareció impresa por primera vez como un puntero de pila en un memorando técnico de la System Development Corporation (Corporación de Desarrollo de Sistemas).

En ciencias de la computación, un puntero es un tipo de referencia.

Un dato primitivo (o simplemente primitivo) es cualquier dato que puede ser leído o escrito en la memoria del ordenador usando un acceso de memoria (por ejemplo, tanto un byte como una palabra son primitivas).

Un agregado de datos (o simplemente agregado) es un grupo de primitivos que son lógicamente contiguos en la memoria y que son vistos colectivamente como un dato (por ejemplo, un agregado podría ser 3 bytes lógicamente contiguos, los valores de los cuales representan las 3 coordenadas de un punto en el espacio). Cuando un agregado está compuesto enteramente del mismo tipo de primitiva, dicho agregado puede denominar matriz; en cierto sentido, una palabra multi-byte primitiva es una matriz de bytes, y algunos programas de usan palabras de esta manera.

Un puntero de memoria (o simplemente puntero) es un valor primitivo del cual está destinado a ser utilizado como una dirección de memoria; se dice que un puntero apunta a una dirección de memoria. También se dice que un puntero apunta a un dato [en memoria] cuando el valor del puntero es la dirección de memoria de referencia.

Más en general, un puntero es un tipo de referencia, y se dice que un puntero referencia a un dato almacenado en algún lugar de la memoria; para obtener ese dato se desreferencia el puntero. La característica que separa punteros de otros tipos de referencia es que el valor de un puntero está destinado a ser interpretado como una dirección de memoria, que es un concepto bastante de bajo nivel.

Las referencias sirven como un nivel de indirección: El valor de un puntero determina que la dirección de memoria (es decir, cual dato) está siendo utilizado en un cálculo. Debido a que la indirección es un aspecto fundamental de los algoritmos, generalmente los punteros son expresados como un tipo de datos fundamental en lenguajes de programación; en forma de lenguajes de programación estáticos (o fuertemente) tipados, el tipo de un puntero determina el tipo de dato al que apunta el puntero.

Cuando se configuren estructuras de datos como listas, colas y árboles, es necesario contar con indicadores para ayudar a controlar cómo se implementa y controla la estructura. Ejemplos típicos de punteros son los de inicio, los punteros finales y los punteros de pila. Estos indicadores pueden ser o bien absolutos (dirección física real o una dirección virtual en la memoria virtual) o relativos (un desplazamiento desde una dirección inicial absoluta ("base") que suele utilizar menos bits que una dirección completa, pero por lo general requieren una operación aritmética adicional para resolverse).

Las direcciones relativas son una forma de segmentación de memoria manual, y comparten muchas de sus ventajas y desventajas. Una compensación de dos bytes, que contiene un entero sin signo de 16 bits, se puede utilizar para proporcionar direccionamiento relativo de hasta 64 kilobytes de una estructura de datos. Esto se puede extender fácilmente a 128K, 256K o 512K si la dirección apuntada se ve obligada a alinearse - a mitad de palabras, palabra o doble palabra (pero, lo que requiere una operación de "desviación a la izquierda" a nivel de bits para 1, 2 o 3 bits-con el fin de ajustar el desplazamiento por un factor de 2, 4 u 8, antes de su adición a la dirección de base). Sin embargo, por lo general esos planos tienen un montón de problemas, y por conveniencia para el programador son preferibles las direcciones absolutas del programador (y subyacente a esa, un espacio de dirección plano).

Un desplazamiento de un byte, tal como el valor ASCII hexadecimal de un carácter (por ejemplo, X'29') se puede utilizar para apuntar a un valor alternativo entero (o índice) en una matriz (por ejemplo, X'01'). De esta manera, los caracteres pueden ser traducidos de manera muy eficiente partiendo de datos brutos, a un índice secuencial utilizable y luego a una dirección absoluta sin utilizar una tabla de búsqueda.

Por lo general, las tablas de control, que se utilizan para controlar el flujo del programa hacen un amplio uso de punteros. Los punteros, normalmente integrados en una entrada de la tabla, pueden, por ejemplo, ser usados para sostener los puntos de entrada a subrutinas a ser ejecutados, basado en ciertas condiciones definidas en la misma entrada de la tabla. Sin embargo, los indicadores pueden ser simples índices de otros cuadros distintos, pero relacionados, que comprenden un conjunto de las direcciones reales o direcciones propias (dependiendo de las construcciones disponibles del lenguaje de programación). También pueden utilizarse para señalar (retrocediendo) a entradas de la tabla anterior (como en el procesamiento de bucle) o avanzar para pasar algunas entradas de la tabla (como en un switch o salida "prematura" de un bucle). A este último efecto, el "puntero" simplemente puede ser el número de entrada de la tabla en sí y puede pasar a ser una dirección actual usando aritmética simple.

Los punteros son una abstracción muy delgada en la parte superior de las capacidades de direccionamiento ofrecidas por la mayoría de las arquitecturas modernas. En el esquema más simple, una dirección, o un índice numérico, se asigna a cada unidad de memoria en el sistema, donde la unidad es típicamente un byte o una palabra - dependiendo de si la arquitectura es direccionable por byte o direccionable por palabra - transformando eficazmente toda la memoria en una matriz muy grande. Entonces, si tenemos una dirección, el sistema provee una operación para recuperar el valor almacenado en la unidad de memoria en esa dirección (por lo general la utilización de registros de propósito general de la máquina).

En el caso usual, un puntero es lo suficientemente grande como para contener más direcciones que no sean unidades de memoria en el sistema. Esto introduce la posibilidad de que un programa puede intentar acceder a una dirección que corresponde a ninguna unidad de memoria, ya sea porque no hay suficiente memoria instalada (es decir, más allá del rango de memoria disponible) o porque la arquitectura no soporta dichas direcciones. En el primer caso, en ciertas plataformas como la arquitectura x86 de Intel, se llama un fallo de segmentación (violación de segmento). El segundo caso es posible en la actual aplicación de AMD64, donde los punteros son de 64 bits de largo y direcciones solo se extienden a 48 bits. Allí, punteros deben ajustarse a ciertas normas canónicas (direcciones), así que si un puntero no canónica se eliminan las referencias, el procesador plantea un error de protección general.

Por otra parte, algunos sistemas tienen más unidades de memoria que no son direcciones. En este caso, se emplea un esquema más complejo, tal como la segmentación de memoria o de paginación a utilizar diferentes partes de la memoria en diferentes momentos. Las últimas encarnaciones de la arquitectura x86 soportan hasta 36 bits de direcciones de memoria física, que fueron asignadas al espacio de direcciones lineal de 32 bits usando un mecanismo PAE de paginación. Así, solo el 1/16 de la posible memoria total puede ser accedida a la vez. Otro ejemplo de la misma familia de ordenadores estaba el modo protegido de 16 bits del procesador 80286, que, sin embargo, soportaba solamente 16 MiB de memoria física, pudiendo acceso a un máximo de 1 GiB de memoria virtual, pero la combinación de dirección de 16 bits y el segmento de registros hizo acceder a más de 64 KiB en una estructura de datos engorroso. Algunas restricciones de la aritmética del puntero ANSI pudieron haberse debido a los modelos de memoria segmentadas de esta familia de procesadores. ^{[cita requerida]}

Con el fin de proporcionar una interfaz consistente, algunas arquitecturas proporcionan E/S mapeada en memoria, lo que permite a algunas direcciones que se refieren a las unidades de memoria, mientras que otros se refieren a los registros de dispositivos de otros dispositivos en el ordenador. Hay conceptos análogos tales como desplazamientos de archivo, los índices de matriz, y las referencias a objetos remotos que sirven algunos de los mismos propósitos que las direcciones de otros tipos de objetos.

Los punteros son compatibles directamente sin restricciones en lenguajes como PL/1, C, C++, Pascal, y la mayoría de los lenguajes ensambladores. Se utilizan principalmente para la construcción de referencias, que a su vez son fundamentales para la construcción de casi todas las estructuras de datos, así como para pasar datos entre las diversas partes de un programa.

En los lenguajes de programación funcionales que dependen en gran medida de las listas, los punteros y referencias son gestionados de manera abstracta por el lenguaje utilizando construcciones internas como const.

Cuando se trata de matrices, la crítica operación de búsqueda suele implicar un cálculo de dirección etapa llamada que implica la construcción de un puntero al elemento de datos deseado en la matriz. Si los elementos de datos en la matriz tienen longitudes que son divisibles por potencias de dos, esta aritmética es por lo general un poco más eficiente.^{[cita requerida]} El relleno generalmente es usado como un mecanismo para asegurar que este sea el caso, a pesar del aumento de los requerimientos de memoria. En otras estructuras de datos, tales como las listas enlazadas, los punteros se utilizan como referencias para vincular de forma explícita una sola pieza de la estructura a otra.

Los punteros se utilizan para pasar parámetros por referencia. Esto es útil si el programador quiere modificaciones de una función a un parámetro sea visible para llamador de la función de la función. Esto también es útil para devolver varios valores de una función.

Los punteros también se puede utilizar para asignar y desasignar en la memoria variables dinámicas y matrices. Ya que muchas veces una variable puede volverse redundante después de que haya cumplido su objetivo, que resulta en una pérdida de la memoria mantenerla, en consecuencia es una buena práctica para desasignarla cuando ya no se necesita, utilizando la referencia de puntero original. El no hacerlo puede resultar en una pérdida de memoria (donde la memoria libre disponible va disminuyendo gradualmente, o en casos severos rápidamente, a causa de una acumulación de numerosos bloques de memoria redundantes).

int * ptr;

int *ptr = NULL;

int a = 5;
int *ptr = NULL;
 
ptr = &a;

*ptr = 8;

int a = 5;
int *ptr = NULL;

 ptr = &a;

 *ptr = 8;

int array[5];      /* Declara 5 enteros contiguos */
int *ptr = array;  /* Las matrices pueden ser utilizadas como punteros */
ptr[0] = 1;        /* Los punteros se pueden indexar con la sintaxis de matrices */
*(array + 1) = 2;  /* Las matrices pueden ser dereferenciadas con sintaxis de puntero */
*(1 + array) = 3;  /* La adición del puntero es conmutativa */
2[array] = 4;      /* El operador subíndice es conmutativo */

int array[5] = {2,4,3,1,5};

A continuación se muestra un ejemplo de definición de una lista enlazada en C.

/* la lista enlazada vacía está representada por NULL
 * o algún otro valor centinela */
#define EMPTY_LIST  NULL

struct link {
    void        *datos;  /* datos de este vínculo */
    struct link *proximo;  /* siguiente enlace; EMPTY_LIST si no hay ninguno */
};

Nótese que esta definición puntero-recursivo es esencialmente la misma que la definición de referencia-recursiva del lenguaje de programación Haskell:

 data Link a = Nil
             | Cons a (Link a)

Nil es la lista vacía y Cons a (Link a) es una cons cell de un tipo a con otro enlace también de tipo a.

Sin embargo, la definición de referencias es de tipo comprobado y no utiliza los valores de señal potencialmente confusos. Por esta razón, en C, las estructuras de datos normalmente se tratan a través de funciones contenedor, que son cuidadosamente verificadas para su corrección.

#include <stdio.h>
/* se puede cambiar una copia de int n dentro de la función sin afectar el código de llamada */
void passbyvalue(int n) {
    n = 12;
}

/* En su lugar, se pasa un puntero a m. No se crea ninguna copia m de sí mismo */
void passbyaddress(int *m) {
    *m = 14;
}

int main(void) {
    int x = 3;

    /* pasar una copia del valor de x como argumento */
    passbyvalue(x);
    // el valor ha cambiado dentro de la función, pero x sigue siendo 3 de aquí posteriormente

    /* pasar la dirección de x como argumento */
    passbyaddress(&x);
    // en realidad x fue cambiada por la función y ahora aquí es igual a 14

    return 0;
}

/* Item de inventario de partes */
struct Item {
    int         id;     /* Número de parte */
    char *      name;   /* Nombre de parte */
    float       cost;   /* Costo       */
};

/* Asignar e inicializar un nuevo objeto de elemento */
struct Item * make_item(const char *name) {
    struct Item * Item;

    /* Asignar un bloque de memoria para un nuevo objeto de elemento */
    Item = (struct Item *)malloc(sizeof(struct Item));
    if (Item == NULL)
        return NULL;

    /* Inicializa los miembros del nuevo elemento */
    memset(Item, 0, sizeof(struct Item));
    Item->id =   -1;
    Item->name = NULL;
    Item->cost = 0.0;

    /* Guarde una copia del nombre en el nuevo elemento */
    Item->name = (char *)malloc(strlen(name) + 1);
    if (Item->name == NULL) {
        free(Item);
        return NULL;
    }
    strcpy(Item->name, name);

    /* Devuelve el objeto de artículos recientemente creados */
    return Item;
}

/* Desasignar un objeto Item */
void destroy_item(struct Item *item) {
    /* Check for a null object pointer */
    if (item == NULL)
        return;

    /* Desasignar la cadena de nombre guardado en el Item */
    if (item->name != NULL) {
        free(item->name);
        item->name = NULL;
    }

    /* Desasignar el propio objeto Item */
    free(item);
}

int *hardware_address = (int *)0x7FFF;

#define VID ((unsigned short (*)[80])0xB8000)

void foo() {
    VID[4][1] = 0x1F00 | 'A';
}

En muchos lenguajes, los punteros tienen la restricción adicional de que el objeto que apuntan tiene un tipo específico. Por ejemplo, un indicador puede ser declarado para apuntar a un número entero; será el lenguaje el que trate de evitar que el programador apunte a objetos que no fuesen números enteros, tales como números de coma flotante, eliminando algunas errores.

Por ejemplo, en C

int *money;
char *bags;

money sería un puntero entero y bags sería un puntero char. Lo siguiente daría una advertencia del compilador de "asignación desde un tipo de puntero" bajo GCC

bags = money;

porque money y bags fueron declarados con diferentes tipos. Para suprimir la advertencia del compilador, debe quedar explícita de que realmente se desea hacer la cesión por encasillamiento.

bags = (char *)money;

que dice emitir el puntero entero de money a un puntero char y asignarlo a bags.

Un proyecto de la norma C estándar de 2005 requiere que echando un puntero derivado de un tipo a uno de otro tipo debía mantener la corrección de alineación para ambos tipos (6.3.2.3 Punteros, par 7):[9]

char *external_buffer = "abcdef";
int *internal_data;

internal_data = (int *)external_buffer;  // COMPORTAMIENTO INDEFINIDO si "el puntero resultante
                                         // no está correctamente alineado"

En lenguajes que permiten la aritmética de punteros, dicha aritmética en punteros tiene en cuenta el tamaño del tipo. Por ejemplo, la adición de un número entero a un puntero produce otro puntero que apunta a una dirección que es superior en número de veces que el tamaño del tipo. Esto nos permite calcular fácilmente la dirección de elementos de una matriz de un tipo determinado, como se demostró en el ejemplo matrices C descripto arriba. Cuando un puntero de un tipo se convierte en otro tipo de un tamaño diferente, el programador debe esperar que el puntero aritmético se calcule de manera diferente. En C, por ejemplo, si la matriz money comienza a 0x2000 y sizeof (int) es 4 bytes mientras que sizeof (char) es de 1 byte, entonces (money+1) apuntará a 0x2004 pero (bags+1) apuntará a 0x2001. Entre otros riesgos de la fundición se incluyen la pérdida de datos, cuando los datos "anchos" se escribe en ubicaciones "estrechas" (por ejemplo, bags[0] = 65537;), se obtienen resultados inesperados cuando hay valores de desplazamiento de bits, y problemas de comparación, sobre todo entre valores con signo vs valores sin signo.

Aunque por lo general sea imposible determinar en tiempo de compilación que arroja son seguros, algunos lenguajes almacenan el tipo de información en tiempo de ejecución que puede ser utilizado para confirmar que estos peligrosos moldes son válidos en tiempo de ejecución. Otros lenguajes simplemente aceptan una aproximación conservadora de moldes seguros, o ninguno en absoluto.

Como un puntero permite que un programa intente acceder a un objeto que puede no estar definido, dichos punteros pueden ser el origen de una variedad de errores de programación. Sin embargo, la utilidad de los punteros es tan grande que puede ser difícil realizar tareas de programación sin ellos. En consecuencia, muchos lenguajes han creado construcciones diseñadas para proporcionar algunas de las características útiles de los punteros sin algunas de sus trampas, también denominadas algunas veces peligros de punteros. En este contexto, los punteros que se dirigen directamente a la memoria (como se usa en este artículo) se conocen como punteros crudos o sin procesar, en contraste con punteros inteligentes u otras variantes.

Uno de los mayores problemas con los punteros es que al poderse manipular directamente como un número, se pueden hacer que este apunte a direcciones no utilizadas o a datos que se está utilizando para otros fines. Muchos lenguajes, incluyendo lenguajes de programación funcionales y los últimos lenguajes imperativos como Java, reemplazan los punteros con un tipo más opaco de referencia, típicamente referido simplemente como referencia, que solo puede ser usado para referirse a los objetos y no manipula a los números, previniendo este tipo de error. La indexación de una matriz se trata como un caso especial.

Un puntero que no tenga ninguna dirección asignada al mismo se denomina puntero salvaje. Cualquier intento de utilizar estos punteros no inicializados puede causar un comportamiento inesperado, ya sea porque el valor inicial no es una dirección válida, o porque su uso puede dañar otras partes del programa. El resultado suele ser un fallo de segmentación, violación de almacenamiento o rama natural (si se utiliza como un puntero de función o de dirección de rama).

En sistemas con asignación de memoria explícita, es posible crear un puntero de referencia colgante para des-asignar la dirección de memoria que apunta dentro. Este tipo de puntero es peligroso y sutil, ya una región de memoria des-asignada puede contener los mismos datos como lo hizo antes de que se cancele la asignación, pero puede ser reasignado a continuación y se sobrescriben con código ajeno, desconocido para el código anterior. Los lenguajes con recolector de basura previenen este tipo de error porque des afectación se realiza automáticamente cuando no hay más referencias en el alcance.

Algunos lenguajes, como C++, soportan punteros inteligentes, que utilizan una forma simple de conteo de referencias con el fin de ayudar a la asignación de un registro de la memoria dinámica, además de actuar como referencia. En la ausencia de ciclos de referencia, donde un objeto se auto refiere indirectamente mediante una secuencia de punteros inteligentes, éstos eliminan la posibilidad de punteros colgantes y pérdidas de memoria. Las cadenas en Delphi soportan, de forma nativa, recuento de referencias.

Un puntero nulo tiene un valor reservado para indicar que el puntero no se refiere a un objeto válido. Los punteros nulos se utilizan habitualmente para representar las condiciones tales como el final de una lista de longitud desconocida o el fracaso para llevar a cabo algún tipo de acción, lo que el uso de punteros nulos se puede comparar con los tipos que aceptan valores NULL y el valor de nada en un tipo de opción.

Frecuentemente, los punteros nulos se consideran similares a los valores nulos en las bases de datos relacionales, pero tienen una semántica algo diferente. En la mayoría de los lenguajes de programación, un puntero nulo significa "ningún valor", mientras que en una base de datos relacional, un valor nulo significa "valor desconocido". Esto conduce a importantes diferencias en la práctica: en la mayoría de los lenguajes de programación consideran iguales dos punteros nulos se, pero no lo son dos valores nulos en las bases de datos relacionales (no se sabe si son iguales, ya que representan valores desconocidos).

En algunos entornos de lenguaje de programación (al menos, por ejemplo, una implementación de Lisp propietaria^{[cita requerida]}), el valor utilizado como puntero nulo (llamado nil en Lisp) puede, en realidad, ser un puntero a un bloque de datos internos de utilidad para la aplicación (pero no accesible explícitamente desde los programas de usuario), permitiendo así que el mismo registro sea utilizado como una constante útil y una forma rápida de acceder a partes internas de aplicación. Esto se conoce como vector nil (‘nulo’).

En C, dos punteros nulos de cualquier tipo están garantidos para comparar iguales tipo de datos[10] El macro NULL es una implementación definida por una constante de puntero NULL,[6] que en C99 se puede expresar portablemente como un valor entero 0 convertido implícita o explícitamente al tipo void*.[11]

Típicamente, desreferenciar el puntero NULL significa intentar leer o escribir en la memoria que no se asigna, esto desencadena un fallo de segmentación o violación de acceso. Esto puede representar en sí mismo, para el desarrollador, un fallo en el programa, o se transforma en una excepción que puede capturarse. Sin embargo, hay ciertas circunstancias en las que esto no es el caso. Por ejemplo, en modo en x86 real, la dirección 0000:0000 es legible y por lo general escribible, de ahí que la eliminación de referencias de puntero nulo sea una acción perfectamente válida pero, en general, no deseada que puede conducir a un comportamiento indefinido, pero no causa un crash en la aplicación. Además, tener en cuenta que hay ocasiones en que la desreferenciación NULL es intencional y bien definida, como por ejemplo el código del BIOS, escrito en C, para dispositivos x86 de 16 bits en modo real, puede escribir la IDT en la dirección física 0 de la máquina, desreferenciando al puntero a NULL para la escritura. También es posible que el compilador optimice desde lejos el puntero de dereferencia `NULL`, evitando un fallo de segmentación pero sin causar otro tipo de comportamiento no deseado.

En C++, ya que el macro NULL fue heredado de C, tradicionalmente se prefere el literal entero para cero para representar una constante de puntero nulo.[12] Sin embargo, C++11 ha introducido una constante nullptr explícita que se utilizará en su lugar.

No se debe confundir un puntero nulo con un puntero no inicializado: Un puntero nulo está garantizado para comparar desigual a cualquier puntero que apunta a un objeto válido. Sin embargo, en función del idioma y la aplicación, un puntero no inicializado tiene, o bien un valor indeterminado (al azar o sin sentido), o un valor específico que no tiene porqué ser necesariamente una especie de puntero nulo constante.

En 2009, C. A. R. Hoare declaró[13][14] que en 1965 inventó la referencia nula como parte del lenguaje Algol W, aunque, desde 1959, NIL hubiera existido en Lisp. En esa referencia de 2009 Hoare describe su invención como un "error de millones de dólares":

A mi error yo lo llamo error de mil millones de dólares. Fue la invención, en 1965, de la referencia nula. En ese momento, yo estaba diseñando el primer sistema de tipo integral para las referencias en un lenguaje orientado a objetos (ALGOL W). Mi objetivo era asegurar que todo uso de referencias debe ser absolutamente seguras, con la comprobación realizada automáticamente por el compilador. Pero no pude resistir la tentación de poner en una referencia nula, simplemente porque era muy fácil de implementar. Esto ha dado lugar a innumerables errores, vulnerabilidades y fallos del sistema, que probablemente han causado mil millones de dólares de dolor y daños en los últimos cuarenta años.

Debido a que un puntero nulo no apunta a un objeto significativo, por lo general, (pero no siempre) intentar eliminar la referencia a un puntero nulo provoca un error en tiempo de ejecución o la inmediata caída del programa.

• En C, no está definido el comportamiento de eliminación de referencias a un puntero nulo[15] Muchas implementaciones causan este tipo de código de lugar a que el programa se detenga con una violación de acceso, porque se elige la representación de puntero nulo para ser una dirección que no es asignada por el sistema para el almacenamiento de objetos. Sin embargo, este comportamiento no es universal.
• En Java, acceder a una referencia nula desencadena una NullPointerException (NPE), que puede detectar el código de gestión de errores, pero en la práctica lo que se prefiere es asegurar que nunca ocurran tales excepciones.
• En. NET, acceder a la referencia nula desencadena una excepción NullReferenceException. Aunque generalmente la captura de éstos se considera una mala práctica, se puede atrapar este tipo de excepción y manipularse por el programa.
• En Objective-C, los mensajes se pueden enviar a un objeto nil (que es esencialmente un puntero nulo) sin causar que el programa se interrumpa; el mensaje es simplemente ignorado, y el valor de retorno (si lo hay) es nil o 0, dependiendo del tipo.[16]

En lenguajes con una arquitectura de etiquetado, posiblemente, un puntero nulo pueda ser reemplazado con una unión marcada que impone la manipulación explícita del caso excepcional, de hecho, un puntero nulo, posiblemente, pueda ser visto como un puntero etiquetado con una etiqueta computarizada.

El término puntero auto relativo puede referirse a un puntero cuyo valor se interpreta como un desplazamiento desde la dirección del propio puntero, por lo que, si una estructura de datos, ${\displaystyle M}$, tiene un elemento puntero auto relativo, ${\displaystyle p}$, que apunta a una porción ${\displaystyle M}$ de sí mismo, entonces ${\displaystyle M}$ puede ser reubicado en la memoria sin tener que actualizar el valor de ${\displaystyle p}$.[17] La patente citada también utiliza el término puntero auto relativo para significar la misma cosa. Sin embargo, el significado de ese término se ha utilizado en otras formas:

• Es de uso frecuente significar un desplazamiento de la dirección de una estructura y no de la dirección de la propia puntero.^{[cita requerida]}
• Se ha utilizado para significar un puntero que contiene su propia dirección, que puede ser útil para la reconstrucción en cualquier región arbitraria de la memoria una colección de estructuras de datos que apuntan la una a la otra.[18]

Un puntero base es un puntero cuyo valor es un desplazamiento desde el valor de otro puntero. Esto puede ser usado para almacenar y cargar los bloques de datos, asignando la dirección de comienzo del bloque al puntero base.[19]

En algunos lenguajes, un puntero puede hacer referencia a otro puntero, lo que requiere múltiples operaciones de des referenciación para llegar al valor original. Mientras que cada nivel de indirección puede añadir un costo de rendimiento, es a veces necesario para proporcionar un comportamiento correcto para estructuras de datos complejas. Por ejemplo, en C es típico definir una lista enlazada, en términos de un elemento que contiene un puntero al siguiente elemento de la lista:

struct element
{
    struct element * next;
    int              value;
};

struct element * head = NULL;

Esta aplicación utiliza un puntero al primer elemento de la lista como un sustituto para la lista completa. Si se añade un nuevo valor al principio de la lista, debe cambiarse la cabecera para que apunte al nuevo elemento. Dado que argumentos C siempre se pasan por valor, utilizando direccionamiento indirecto doble se permite la inserción de implementarse correctamente, y tiene el efecto secundario deseable de eliminar el código de casos especiales para hacer frente a las inserciones en la parte delantera de la lista:

// Dada una lista ordenada en la * cabecera, insertar el elemento elemento en la primera
// lugar donde todos los elementos anteriores tienen menor o igual valor.
void insert(struct element **head, struct element *item)
{
    struct element ** p;  // p apunta a un puntero de un elemento

    for (p = head; *p != NULL; p = &(*p)->next)
    {
        if (item->value <= (*p)->value)
            break;
    }
    item->next = *p;
    *p = item;
}

// El llamador hace esto:
insert(&head, item);

En este caso, si el valor de item es menor que el de la head, se actualizará el llamador head, correctamente a la dirección del nuevo ítem.

Un ejemplo básico es en el argumento argv de la función principal en C (y C ++), que se da en el prototipo como char **argv - esto es debido a que la variable argv es en sí es un puntero a un arreglo de cadenas (un arreglo de arreglos), por lo que *argv es un puntero a la cadena 0 (por convención al nombre del programa), y **argv es el carácter 0 de la cadena 0.

En algunos lenguajes, un puntero puede hacer referencia a código ejecutable, es decir, puede apuntar a una función, método o procedimiento. Un puntero a función almacenará la dirección de una función que sea invoca. Si bien este mecanismo se puede utilizar para llamar a funciones de forma dinámica, muchas veces es una técnica favorita de virus y otros autores de software malicioso.

    int  a, b, x, y;
    int  sum(int n1, int n2);   // Función con dos parámetros enteros que devuelve un valor entero
    int  (*fp)(int, int);       // Puntero de función que puede apuntar a una función como la suma

    fp = ∑                  // fp ahora apunta a la función suma
    x = (*fp)(a, b);            // La función suma llama con argumentos a y b
    y = sum(a, b);              // La función suma llama con argumentos a y b

Un puntero salvaje es un puntero que no se ha sido inicializado (es decir, un puntero salvaje no ha tenido ninguna dirección asignada a él) y puede provocar un fallo en el programa o comportarse de manera extraña. En los lenguajes de programación Pascal o C, los punteros que no están específicamente inicializados pueden apuntar a direcciones impredecibles en la memoria.

El siguiente código de ejemplo muestra un puntero salvaje:

int func(void)
{
    char *p1 = malloc(sizeof(char)); /* (valor (indefinido) de algún lugar del montón */
    char *p2;       /* puntero salvaje (sin inicializar) */
    *p1 = 'a';      /* Esto está bien, asumiendo que malloc() no haya devuelto NULL. */
    *p2 = 'b';      /* Así se invoca un comportamiento indefinido */
}

Aquí, p2 puede apuntar a cualquier lugar de la memoria, por lo que la realización de la tarea * p2 = 'b' puede corromper una zona desconocida de la memoria o provocar un fallo de segmentación.

Es posible simular el comportamiento del puntero usando un índice a un matriz (normalmente unidimensional)

Principalmente para lenguajes que no soportan punteros de manera explícita pero realizan soporte de matrices, la matriz se puede considerar y procesar como si fuera el rango de memoria completo (dentro del alcance de la matriz particular) y cualquier índice a ella puede considerarse como equivalente a un registro de propósito general en lenguaje ensamblador (que apunta a los bytes individuales pero cuyo valor real es relativo al comienzo de la matriz, no su dirección absoluta en memoria). Suponiendo que la matriz es, por ejemplo, una estructura de datos de caracteres contiguos de 16 megabytes, los bytes individuales (o una cadena de bytes contiguos dentro de la matriz) puede ser directamente dirigida y manipulada usando el nombre de la matriz con un entero sin signo de 31 bits como el puntero simulado (esto es bastante similar al ejemplo de arreglos de C mostrado anteriormente). La aritmética de punteros puede simularse mediante la adición o sustracción del índice, con una sobrecarga adicional mínima en comparación con la verdadera aritmética de punteros.

Incluso es teóricamente posible, utilizando la técnica anterior, juntar con un simulador de juego de instrucciones adecuadas para simular cualquier código de máquina o el intermedio (bytescode) de cualquier procesador/lenguaje en otro lenguaje que no admite punteros en absoluto (por ejemplo Java / JavaScript). Para lograr esto, el código binario se puede cargar inicialmente en los bytes contiguos de la matriz para que el simulador "lea", interprete y se ejecute enteramente dentro de la memoria contenida de la misma matriz. Si es necesario, generalmente se puede activar comprobación de límites por el compilador, a los efectos de evitar por completo los problemas de desbordamiento de búfer (o si no, codificar a mano en el simulador).

En programación es posible crear procedimientos, estructuras, variables, constantes entre otras cosas, cuando es ejecutada cada una de estas estructuras tiene una dirección en memoria, es conveniente conocer este tipo de información cuando se trabaja con lenguajes que soportan los punteros de manera no abstracta.

A continuación veremos cómo trabajan los punteros en variables, estructuras y uniones. Los punteros que apunten a estas estructuras de almacenamiento estarán dirigidos a los primeros miembros de cada estructura, unión o matriz.

    1       1     4        Bytes.
 +-----+-----+---------+
 |  A  |  B  |    C    |   Miembros.
 +-----+-----+---------+
   0x1   0x2     0x3      Dirección.
    ^
    |
 Puntero base de la estructura completa.

       4       Bytes.
 +-----------+
 |   A B C   | Miembros.
 +-----------+
      0x1      Dirección.

    4     4     4    Bytes.
 +-----+-----+-----+
 |  0  |  1  |  2  | Identificador.
 +-----+-----+-----+
   0x1   0x5   0x9   Dirección.

• Desbordamiento de búfer
• Puntero opaco
• Referencia (informática)
• Análisis estático de software
• Variable (programación)

• Punteros en C/C++ y correspondencia entre arrays y punteros.
• Memoria dinámica en C: malloc, realloc y free.
• Punteros y Memoria Introducción a los punteros - Biblioteca de Educación de las Ciencias de la Computación de Stanford
• 0pointer.de Una lista concisa de los códigos de longitud mínima que referencian a un puntero nulo en diversos lenguajes de programación diferentes.
• Memoria dinámica en C++: Operadores new y delete.
• "The C book" – containing pointer examples in ANSI C
• Joint Technical Committee ISO/IEC JTC 1, Subcommittee SC 22, Working Group WG 14 (8 de setiembre de 2007). International Standard ISO/IEC 9899 (PDF) (en inglés). Committee Draft.