Bruno Hott Algoritmos e Estruturas de Dados I DECSI UFOP. Alocação Dinâmica de Memória

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1 Bruno Hott Algoritmos e Estruturas de Dados I DECSI UFOP Alocação Dinâmica de Memória

2 Alocação Estática x Dinâmica C: dois tipos de alocação de memória: Estática e Dinâmica Na alocação estática, o espaço para as variáveis é reservado no início da execução, não podendo ser alterado depois int a; int b[20]; Na alocação dinâmica, o espaço para as variáveis pode ser alocado dinamicamente durante a execução do programa. Bruno Hott 2

3 Alocação Dinâmica As variáveis alocadas dinamicamente são chamadas de apontadores (pointers) pois na verdade elas armazenam o endereço de memória de uma variável A memória alocada dinamicamente faz parte de uma área de memória chamada heap (pilha) Basicamente, o programa aloca e desaloca porções de memória do heap durante a execução Bruno Hott 3

4 Esquema de Memória Bruno Hott 4

5 Acesso a partir de Apontadores Acessar o valor da variável: endereço de memória armazenado Acessar o conteúdo associado ao endereço de memória armazenado Liberação de Memória: A memória deve ser liberada após o término de seu uso A liberação deve ser feita por quem fez a alocação: Estática: compilador Dinâmica: programador Bruno Hott 5

6 Apontadores Notação (c) Definição de p como um apontador para uma variável do tipo Tipo Tipo *p; Alocação de memória para uma variável apontada por p p = (Tipo*) malloc(sizeof(tipo)); Liberação de memória free(p); Conteúdo da variável apontada por P a = *p; Valor nulo para um apontador p = NULL; Endereço de uma variável a p = &a; Bruno Hott 6

7 Alocação Dinâmica int *a, b;... b = 10; a = (int*) malloc( sizeof(int) ); *a = 20; a = &b; Bruno Hott 7

8 Alocação Dinâmica int *a, b;... b = 10; a = (int*) malloc( sizeof(int) ); *a = 20; a = &b; Bruno Hott 8

9 Alocação Dinâmica int *a, b;... b = 10; a = (int*) malloc( sizeof(int) ); *a = 20; a = &b; Bruno Hott 9

10 Alocação Dinâmica int *a, b;... b = 10; a = (int*) malloc( sizeof(int) ); *a = 20; a = &b; Bruno Hott 10

11 Alocação Dinâmica int *a, b;... b = 10; a = (int*) malloc( sizeof(int) ); *a = 20; a = &b; Bruno Hott 11

12 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável Bruno Hott 12

13 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável int *a, b; b = *a; Bruno Hott 13

14 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável int *a, b; b = *a; Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada Bruno Hott 14

15 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável int *a, b; b = *a; Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada int *a, b; b = a; Bruno Hott 15

16 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável int *a, b; b = *a; Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada int *a, b; b = a; Esquecer de desalocar memória Ela é desalocada ao fim do programa ou procedimento função onde a variável está declarada, mas pode ser um problema em loops Bruno Hott 16

17 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável int *a, b; b = *a; Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada int *a, b; b = a; Esquecer de desalocar memória Ela é desalocada ao fim do programa ou procedimento função onde a variável está declarada, mas pode ser um problema em loops Tentar acessar o conteúdo da variável depois de desalocá-la Bruno Hott 17

18 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável int *a, b; b = *a; Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada int *a, b; b = a; Esquecer de desalocar memória Ela é desalocada ao fim do programa ou procedimento função onde a variável está declarada, mas pode ser um problema em loops Tentar acessar o conteúdo da variável depois de desalocá-la free(a); a = 10; Bruno Hott 18

19 Exercício: double a; double *p; a = 3.14; printf("%f\n", a); p = &a; *p = 2.718; printf("%f\n", a); a = 5.0; printf("%f\n", *p); p = NULL; p = (double*) malloc( sizeof(double) ); *p = 20.0; printf("%f\n", *p); 20.0 printf("%f\n", a); 5.0 free(p); printf("%f\n", *p); Erro! Bruno Hott 19

20 Pergunta que não quer calar... int *a não é a declaração de um vetor de int? Em C, todo apontador pode se comportar como vetor: Portanto pode-se fazer coisas como: int a[10], *b; b = a; b[5] = 100; printf( %d\n, a[5]); printf( %d\n, b[5]); int a[10], *b; b = (int*) malloc(10*sizeof(int)); b[5] = 100; printf( %d\n, a[5]); printf( %d\n, b[5]); Bruno Hott 20

21 Pergunta que não quer calar... int *a não é a declaração de um vetor de int? Em C, todo apontador pode se comportar como vetor: Portanto pode-se fazer coisas como: int a[10], *b; b = a; b[5] = 100; printf( %d\n, a[5]); printf( %d\n, b[5]); int a[10], *b; b = (int*) malloc(10*sizeof(int)); b[5] = 100; printf( %d\n, a[5]); printf( %d\n, b[5]); Bruno Hott 21

22 Pergunta que não quer calar... int *a não é a declaração de um vetor de int? Em C, todo apontador pode se comportar como vetor: Portanto pode-se fazer coisas como: int a[10], *b; b = a; b[5] = 100; printf( %d\n, a[5]); printf( %d\n, b[5]); int a[10], *b; b = (int*) malloc(10*sizeof(int)); b[5] = 100; printf( %d\n, a[5]); printf( %d\n, b[5]); Obs: Não se pode fazer a = b no exemplo acima Bruno Hott 22

23 Apontadores para Tipos Estruturados Apontadores são normalmente utilizados com tipos estruturados typedef struct{ int idade; double salario; }TRegistro; TRegistro *a;... a = (TRegistro*) malloc( sizeof(tregistro) ) a->idade = 30; /* (*a).idade = 30 */ a->salario = 80.0; Bruno Hott 23

24 Passagem de Parâmetros Em pascal, parâmetros para função podem ser passados por valor ou por referência Por valor: o parâmetro formal (recebido no procedimento) é uma cópia do parâmetro real (passado na chamada) Por referência: o parâmetro formal (recebido no procedimento) é uma referência para o parâmetro real (passado na chamada) Usa-se o termo var precedendo o parâmetro formal Em C só existe passagem por valor, logo deve-se implementar a passagem por referência utilizando-se apontadores Bruno Hott 24

25 Passagem de Parâmetros (C) void soma_um(int x, int *y){ x = x+1; *y = (*y) +1; printf( Funcao soma_um: %d %d\n, x, *y); } int main(){ int a = 0, b = 0; soma_um(a, &b); printf( Programa principal: %d %d\n, a, b); } Bruno Hott 25

26 Passagem de Parâmetros (C) void soma_um(int x, int *y){ x = x+1; *y = (*y) +1; printf( Funcao soma_um: %d %d\n, x, *y); } int main(){ int a = 0, b = 0; soma_um(a, &b); 1 1 printf( Programa principal: %d %d\n, a, b); } Bruno Hott 26

27 Passagem de Parâmetros (C) void soma_um(int x, int *y){ x = x+1; *y = (*y) +1; printf( Funcao soma_um: %d %d\n, x, *y); } int main(){ int a = 0, b = 0; soma_um(a, &b); 1 1 printf( Programa principal: %d %d\n, a, b); } 0 1 Bruno Hott 27

28 Passagem de Parâmetros E para alocar memória dentro de um procedimento? Em pascal, basta passar a variável (apontador) como referência. Em C também, mas como não há passagem por referência as coisas são um pouco mais complicadas void aloca(int* x, int n){ x = (int*) malloc(n*sizeof(int)); x[0] = 20; } int main(){ int* a; aloca(a, 10); a[1] = 40; } Error! Access Violation! Bruno Hott 28

29 Passagem de Parâmetros E para alocar memória dentro de um procedimento? Em pascal, basta passar a variável (apontador) como referência. Em C também, mas como não há passagem por referência as coisas são um pouco mais complicadas void aloca(int* x, int n){ x = (int*) malloc(n*sizeof(int)); x[0] = 20; } void aloca(int** x, int n){ *x = (int*) malloc(n*sizeof(int)); *x[0] = 20; } int main(){ int* a; aloca(a, 10); a[1] = 40; } Error! Access Violation! int main(){ int* a; aloca(&a, 10); a[1] = 40; } OK Bruno Hott 29

30 Exercício 1) Faça um programa que leia um valor n, crie dinamicamente um vetor de n elementos e passe esse vetor para uma função que vai ler os elementos desse vetor. 2) Declare um TipoRegistro, com campos a inteiro e b que é um apontador para char. No seu programa crie dinamicamente uma váriavel do TipoRegistro e atribua os valores 10 e x aos seus campos. Bruno Hott 30

31 Respostas (1) void le_vetor(int* a, int n){ int i; for(i=0; i<n; i++) scanf("%d",&a[i]); } int main(int argc, char *argv[]) { int *v, n, i; scanf("%d",&n); v = (int*) malloc(n*sizeof(int)); le_vetor(v, n); for(i=0; i<n; i++) printf("%d\n",v[i]); } Apesar do conteúdo ser modificado Não é necessário passar por referência pois todo vetor já é um apontador Bruno Hott 31

32 Respostas (2) typedef struct { int a; char* b; }Tregistro; int main(int argc, char *argv[]){ TRegistro *reg; reg = (TRegistro *) malloc(sizeof(tregistro)); reg->a = 10; reg->b = (char *) malloc(sizeof(char)); *(reg->b) = 'x'; printf("%d %c",reg->a, *(reg->b)); } É necessário alocar espaço para o registro e para o campo b. *(reg->b) representa o conteúdo da variável apontada por reg-> Bruno Hott 32

33 calloc void* calloc (size_t num, size_t size); Allocate and zero-initialize array Allocates a block of memory for an array of num elements, each of them size bytes long, and initializes all its bits to zero. The effective result is the allocation of a zero-initialized memory block of (num*size) bytes. If size is zero, the return value depends on the particular library implementation (it may or may not be a null pointer), but the returned pointer shall not be dereferenced. Parameters num - Number of elements to allocate. size - Size of each element. Return Value On success, a pointer to the memory block allocated by the function. The type of this pointer is always void*, which can be cast to the desired type of data pointer in order to be dereferenceable. If the function failed to allocate the requested block of memory, a null pointer is returned. Bruno Hott 33

34 realloc void* realloc (void* ptr, size_t size); Reallocate memory block Changes the size of the memory block pointed to by ptr. The function may move the memory block to a new location (whose address is returned by the function). The content of the memory block is preserved up to the lesser of the new and old sizes, even if the block is moved to a new location. If the new size is larger, the value of the newly allocated portion is indeterminate. In case that ptr is a null pointer, the function behaves like malloc, assigning a new block of size bytes and returning a pointer to its beginning. Parameters ptr - Pointer to a memory block previously allocated with malloc, calloc or realloc. Alternatively, this can be a null pointer, in which case a new block is allocated (as if malloc was called). size - New size for the memory block, in bytes. Return A pointer to the reallocated memory block, which may be either the same as ptr or a new location. The type of this pointer is void*, which can be cast to the desired type of data pointer in order to be dereferenceable. Bruno Hott 34