AULA 3 Alocação dinâmica de memória: Ponteiros

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1 UNIP - Ciência da Computação e Sistemas de Informação Estrutura de Dados AULA 3 Alocação dinâmica de memória: Ponteiros Estrutura de Dados 1

2 Variáveis X Ponteiros VARIÁVEL - Estrutura para armazenamento de dados: Tipos de dados do conteúdo é especificado; Possui um nome para identifica-lá (identificador); Representam UMA REGIÃO da memória. Nome da VARIÁVEL (Identificador) Referência (endereço) Conteúdo (valor) Nome do PONTEIRO Endereço do PONTEIRO PONTEIRO - Apontador: Tipo especial de variável; Armazena um endereço de memória (Número inteiro); Possui um nome para identificação do ponteiro; Endereço Armazenado Aponta para UMA POSIÇÃO na memória Estrutura de Dados 2

3 Variáveis X Ponteiros Os ponteiros armazenam o endereço de uma informação e não a própria informação em si. Endereço Referência 0x249ff5f a letra 0x249ff5f ap 0x249ff58 0x249ff58 0x249ff5f Como ap possui o endereço da variável letra, dizemos que ap aponta para o conteúdo da variável letra, sendo possível ler e alterar o conteúdo de letra via o apontador ap. Estrutura de Dados 3

4 Ponteiros em Java? Como vimos, os ponteiros armazenam o endereço de uma informação e não a própria informação em si. Em Java, todos os tipos primitivos são representados por valores. Os tipos compostos (classes), por outro lado, utilizam referências. Como nenhuma variável no Java representa o endereço, mas sim o objeto em si, Java tem o conceito de referência, não de ponteiro. Como não é possível descobrir o endereço de memória de uma referência. Por consequência, também não é possível realizar aritmética de ponteiro com o endereço apontado pela referência. Em C/C++, é preciso desalocar as variáveis antes de eliminar a última referência para ela. Em Java, isso não é necessário, pois o garbagecollector libera a memória automaticamente.

5 Ponteiros em Java? Concluindo...se considerarmos uma referência como ponteiro, então em Java temos ponteiros (recordem o exemplo que demonstrei de passagem de parâmetros por referência). Em Java temos que nos preocupar com ponteiros, aritmética de ponteiros, alocação de memória? NÃO

6 Ponteiro DECLARAÇÃO: tipo *identificador; Exemplos: int *apnum; char *apc; UTILIZAÇÃO: & Utilizado para obter o endereço de uma variável. * Pode se comportar de duas maneiras: Quando usado na declaração indica que a variável será um ponteiro. Quando usado na manipulação das variáveis retorna o conteúdo do ponteiro. É utilizado para obter o conteúdo do endereço apontado. Estrutura de Dados 6

7 Ponteiro Endereço de Memória (valor à esquerda) X Conteúdo (valor à direita) Como você deve saber, a memória do seu computador é usada para armazenar o código binário dos programas, que consiste em declarações e dados, bem como o código binário do sistema operacional em sua máquina. Cada posição de memória deve ter um endereço exclusivo para que o computador possa ler ou escrever para o local de memória, sem qualquer confusão. Isto é semelhante ao conceito de que cada casa em uma cidade deve ter um único endereço. Quando uma variável é declarada, um pedaço de memória não utilizada será reservada para a variável, e um endereço exclusivo para a memória será associada com o nome da variável. O endereço associado com o nome da variável é geralmente chamado de valor à esquerda da variável. Então, quando atribuímos um valor a variável, o valor é armazenado na posição de memória reservada para o conteúdo. O conteúdo também é chamado o valor correto da variável. Estrutura de Dados 7

8 Ponteiro Por exemplo, após declararmos uma variável x do tipo inteiro e atribuirmos a ela um valor : int x; x = 7; Endereço de Memória (valor à esquerda) X Conteúdo (valor à direita) a variável x agora tem dois valores: Valor Esquerda : 1000 Valor Correto: 7 Aqui, o valor para a esquerda, 1000, é o endereço da localização de memória reservada para x. O valor para a direita, 7, é o conteúdo armazenado na localização de memória. Note-se que, dependendo do computador e sistema operacional, o valor à direita de X pode ser diferente de uma máquina para outra. Você pode imaginar que a variável x é a caixa de correio na frente de sua casa, que tem o endereço ( normalmente o número da rua ) O valor correto, 7, pode ser pensado como uma carta entregue à caixa de correio. Estrutura de Dados 8

9 int x; x = 7; Ponteiro Endereço de Memória (valor à esquerda) X Conteúdo (valor à direita) a variável x agora tem dois valores: Valor Esquerda : 1000 Valor Correto: 7 Note-se que quando o programa está sendo compilado em C e um valor está sendo atribuído a uma variável, o compilador C tem que verificar o valor esquerdo da variável. Se o compilador não pode encontrar o valor da esquerda, vai emitir uma mensagem de erro dizendo que a variável não está definida em seu programa. É por isso que, em C (como em Java ou C#), você tem que declarar uma variável antes que você possa usá-lo. Usando o valor esquerda de uma variável, o compilador C pode facilmente localizar o armazenamento de memória adequado reservado para uma variável e, em seguida, ler ou escrever o valor correto da variável. Estrutura de Dados 9

10 Ponteiros - Exemplo /* 11L01.c: Obtaining addresses */ #include <stdio.h> main() { char c; int x; float y; } printf("c: address=0x%p, content=%c\n", &c, c); printf("x: address=0x%p, content=%d\n", &x, x); printf("y: address=0x%p, content=%5.2f\n", &y, y); c = `A'; x = 7; y = ; printf("c: address=0x%p, content=%c\n", &c, c); printf("x: address=0x%p, content=%d\n", &x, x); printf("y: address=0x%p, content=%5.2f\n", &y, y); return 0; Estrutura de Dados 10

11 Ponteiros - Exemplo Saída: c: address=0x0028ff1f, content= x: address=0x0028ff18, content=80 y: address=0x0028ff14, content= 0.00 c: address=0x0028ff1f, content=a x: address=0x0028ff18, content=7 y: address=0x0028ff14, content= Process returned 0 (0x0) Press any key to continue. execution time : s Estrutura de Dados 11

12 Ponteiros Posições na Memória: p++; p--; p = p + 15; p1 > p2 Conteúdo do Ponteiro: (*p)++; (*p)--; (*p + 15); *p1 > *p2 Estrutura de Dados 12

13 Ponteiros INICIALIZAÇÃO: Se quisermos indicar que um ponteiro não aponta para uma variável, podemos atribuir a ele um valor nulo : p = NULL; Essa informação pode ser útil em expressões condicionais: if (p == NULL) { } OBS.: Ter muito cuidado para só utilizar ponteiros depois de inicializá-los com um endereço conhecido. Usar sem a inicialização pode levar a travamentos do micro, etc... Estrutura de Dados 13

14 Ponteiros e Vetores Vetores e matrizes são ponteiros: vet[i] é igual a *(vet + i) Exemplo: int i, vet[] = {1,2,3,4,5}; int *v; v=&vet[0]; for(i=0; i<5;i++) printf("%i", v[i]); for(i-0;i<5;i++) { printf("%i", *v); v++; } Semelhanças: *(x+0)=*x=x[0] *(x+1)=x[1] *(x+2)=x[2]... *(x+n)=x[n] Estrutura de Dados 14

15 Alocação Dinâmica de Memória Alocar o tamanho de vetores ou matrizes dinamicamente (ou seja, no decorrer do programa) Forma Não Dinâmica: int vet[10]; Forma Dinâmica: int *vet; Funções (Biblioteca: <stdlib.h>): void * malloc(size_t n * size_t size) void * calloc(size_t n, size_t size) void * realloc(void * ptr, size_t n) void free(void * ptr) Estrutura de Dados 15

16 Alocação Dinâmica de Memória #include <stdio.h> main() { int i, n; float *nota = NULL; printf( Entre com tamanho n: ); scanf( %d,&n); } // Aloca 4*n bytes de memória em // tempo de execução com // ponteiro! nota=(float *)calloc(n,sizeof(float)); for (i=0; i < n; i++) { printf( Entre a nota %d:, i+1); scanf( %f, nota+i); } for (i=0; i < n; i++) printf( \n [%4f] \n, *(nota+i)); // Mostra o uso da memória. s = n*sizeof(float); printf( Bytes de nota = %d \n,s); A alocação dinâmica de memória consiste em determinar em tempo de execução o quanto de memória será utilizado. A função calloc(n, size_t) fornece o primeiro endereço de memória de um bloco de n espaços com size_t bytes. No exemplo acima são alocados 3*sizeof(float)=3*4 = 12 bytes. Estrutura de Dados 16

17 Alocação Dinâmica de Memória #include <stdio.h> main() { int i, n; float *nota = NULL; printf( Entre com tamanho n: ); scanf( %d,&n); } // Aloca 4*n bytes de memória em // tempo de execução com // ponteiro! nota=(float *)malloc(n*sizeof(float)); for (i=0; i < n; i++) { printf( Entre a nota %d:, i+1); scanf( %f, nota+i); } for (i=0; i < n; i++) printf( \n [%4f] \n, *(nota+i)); // Mostra o uso da memória. s = n*sizeof(float); printf( Bytes de nota = %d \n,s); A função malloc(n*size_t) fornece o primeiro endereço de memória de um bloco de n espaços com size_t bytes. No exemplo acima são alocados 3*sizeof(float) = 3*4 = 12 bytes. A função malloc possui a mesma utilidade da função calloc, apenas sua sintaxe é diferente. Estrutura de Dados 17

18 Alocação Dinâmica de Memória #include <stdio.h> main() { int i, n; float *nota = NULL; printf( Entre com tamanho n: ); scanf( %d,&n); // Aloca 4*n bytes de memória em // tempo de execução com // ponteiro! nota=(float *)malloc(n*sizeof(float)); for (i=0; i < n; i++) { printf( Entre a nota %d:, i+1); scanf( %f, nota+i); } for (i=0; i < n; i++) printf( \n [%4f] \n, *(nota+i)); } // Libera memória alocada cujo // endereço inicial está em nota. free(nota); Quando é realizada alocação estática de memória o programa em C se encarrega de liberar a memória utilizada. Mas, quando a alocação dinâmica de memória é empregada, através de malloc ou calloc, é necessário, antes de terminar o uso do programa, liberar a memória através do comando free(). Estrutura de Dados 18

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