Ponteiros e Tabelas. K&R: Capitulo 5 IAED, 2012/2013

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1 Ponteiros e Tabelas K&R: Capitulo 5 Ponteiros e Tabelas Ponteiros e endereços Ponteiros e argumentos de funções Ponteiros e tabelas Alocação dinâmica de memória Aritmética de ponteiros Tabelas de ponteiros e ponteiros para ponteiros Tabelas multi-dimensionais Inicialização de tabelas de ponteiros Argumentos da linha de comandos Ponteiros para funções 2

2 Ponteiros em C = 3 Ponteiros e Endereços Na memória do computador cada posição é referenciada por um endereço, atribuído de forma sequencial Posições adjacentes têm endereços consecutivos

3 Ponteiros e Endereços Um ponteiro é uma variável que contém o endereço de outra variável a aponta char c = a ; char *ptr = &c; declaração de um ponteiro inicializo ptr com o endereço de c Um ponteiro em C é um endereço de memória 6

4 Ponteiros e Endereços Declaração de um ponteiro para tipo <tipo> <tipo> *<variável>; Exemplos char *cptr; /* ponteiro para caracter */ int *iptr; /* ponteiro para inteiro */ double *dptr; /* ponteiro para double */ 7 Ponteiros e Endereços Operador & aplicado a x representa o endereço de x #include <stdio.h> int main() { int y, x = 1; int *px; px = &x; y = *px; *px = 0; printf("%d %d\n", x, y); return 0; 8

5 Ponteiros e Endereços Operador * aplicado a px representa o conteúdo da posição de memória apontada por px #include <stdio.h> int main() { int y, x = 1; int *px; px = &x; y = *px; *px = 0; printf("%d %d\n", x, y); return 0; 9 Utilizações do * (asterisco) Declaração do ponteiro int *x; x é um ponteiro para um inteiro Conteúdo da posição de memória apontada pelo ponteiro *x = 4; o valor 4 é atribuído ao conteúdo da posição de memória apontada por x 10

6 Utilização de Ponteiros O valor de retorno de uma função pode ser um ponteiro int *xpto(); O argumento de uma função pode ser um ponteiro int abcd(char *a, int *b); Prioridade de & e * é superior à dos operadores aritméticos y = *px + 1 funciona como esperado ++*px incrementa o valor de x (*px)++ (os parênteses são necessários) 11 Passagem de Parâmetros para Funções Em C os parâmetros são passados por valor void swap(int a, int b) { int aux; aux = a; a = b; b = aux; Não funciona como necessário! 12

7 Passagem de Parâmetros para Funções Passagem por referência consegue-se enviando ponteiros void swap(int *a, int *b) { int aux; aux = *a; *a = *b; *b = aux; Chamada deverá ser swap(&x, &y) 13 Ponteiros e Tabelas Em C existe uma relação entre ponteiros e tabelas #include <stdio.h> int main() { int a[6] = {1, 2, 3, 4, 5, 6 ; int *pa = a; printf("%d %d %d\n", a[2], *(a+2), *(pa+2)); return 0; a é um ponteiro para a primeira posição da tabela 14

8 Ponteiros e Tabelas A declaração int *p1; declara o mesmo que int p2[]; p1 pode ser alterado p2 não pode ser alterado int p2[]; só pode ser utilizado em certos casos A declaração int p3[100]; declara uma tabela com 100 inteiros e aloca memória na quantidade necessária p3 não pode ser alterado A declaração char *text; não aloca qualquer memória no entanto char *text = "ola"; aloca; 15 Ponteiros e Tabelas Qual a diferença entre as duas declarações seguintes? char t1[] = "ola"; char *t2 = "ola"; Ambas alocam 4 bytes e copiam para essa posição de memória a sequência de caracteres 'o','l','a','\0' Em ambos os casos é possível modificar o conteúdo da memória alocada Não é possível alterar o valor de t1, ou seja não é possível pôr t1 a apontar para outra posição de memória É possível alterar o valor de t2 16

9 Ponteiros e Tabelas Exemplo: cópia de strings void strcpy(char *s, char *t) { int i = 0 while ((s[i] = t[i])!= \0 ) i++; void strcpy(char *s, char *t) { while ((*s = *t)!= \0 ) { s++; t++; 17 Ponteiros e Tabelas Exemplo: cópia de strings void strcpy(char *s, char *t) { while ((*s = *t)!= \0 ) { s++; t++; void strcpy(char *s, char *t) { while ((*s++ = *t++)); 18

10 Ponteiro Nulo / Endereço Zero Ponteiro especial para representar o endereço 0 int *ptr = NULL; Definido em stdlib.h Necessário #include <stdlib.h> Utilizado para indicar situações especiais Na realidade NULL == 0 19 Alocação Dinâmica de Memória Alocação estática int tab[100]; Memória alocada durante o scope da variável Não é possível libertar quando não necessária Não é possivel utilizar fora do scope Solução: alocação dinâmica! 20

11 Alocação Dinâmica de Memória Função malloc void *malloc(size_t size); Recebe como argumento o número de bytes Tipo size_t representa uma dimensão em bytes Devolve um ponteiro (endereço) para o primeiro byte do bloco de memória contígua alocada (não inicializada) void * indica um ponteiro para um tipo não especificado permite utilização com qualquer tipo de dados posteriormente faz-se conversão para o tipo correcto por type cast int *tab; tab = (int *) malloc(4*100); 21 Alocação Dinâmica de Memória Função malloc void *malloc(size_t size); Recebe como argumento o número de bytes Tipo size_t representa uma dimensão em bytes Devolve um ponteiro (endereço) para o primeiro byte do bloco de memória contígua alocada (não inicializada) void * indica um ponteiro para um tipo não especificado permite utilização com qualquer tipo de dados posteriormente faz-se conversão para o tipo correcto por type cast int *tab; tab = (int *) malloc(sizeof(int)*100); 22

12 Alocação Dinâmica de Memória malloc retorna NULL caso não seja possível alocar a memória pedida Verificar sempre o resultado do pedido de memória int *pvector pvector = (int *) malloc(sizeof(int)* VEC_SIZE); if (pvector == NULL){ fprintf(stderr, Erro: falta de memória\n ); exit(-1); 23 Alocação Dinâmica de Memória Memória válida desde o ponto em que é alocada até ser libertada ou até o programa terminar Exemplo: alocar memória para uma string e copiá-la char *strsav(char *s) { char *d; d = (char *) malloc(sizeof(char)*(strlen(s)+1)); strcpy(d, s); return d; 24

13 Alocação Dinâmica de Memória Libertação de memória é efectuada com a função free void free(void *ptr); Recebe como argumento o ponteiro para a primeira posição do bloco de memória contígua a libertar Não devolve nada Tanto malloc como free estão definidas em stdlib.h Necessário #include <stdlib.h> 25 Alocação Dinâmica de Memória Função realloc void *realloc(void *ptr, size_t size); Recebe ponteiro ptr para bloco de memória antigo e dimensão size do novo bloco de memória Devolve ponteiro para novo bloco de memória Copia valores do bloco antigo para o novo Se novo fôr mais pequeno, só copia até caber Se novo fôr maior, copia tudo e deixa o resto sem ser inicializado 26

14 Alocação Dinâmica de Memória Função calloc void *calloc(size_t nmemb, size_t size); Aloca memória para uma tabela de nmemb elementos, cada um com dimensão size em bytes Devolve ponteiro para a tabela alocada A mesma coisa que malloc(nmemb*size); A memória alocada é inicializada toda a 0 (zeros) 27 Aritmética de Endereços É possível efectuar + e - com ponteiros int x = 10; int *px = &x; px x 28

15 Aritmética de Endereços É possível efectuar + e - com ponteiros int x = 10; int *px = &x; px++; px x Incrementa/decrementa na dimensão do tipo para o qual aponta sizeof(int) neste caso 29 Tabelas de Ponteiros É possível definir tabelas em que cada elemento é um ponteiro int *tabptr[100]; Neste caso definimos uma tabela com 100 elementos, em que cada elemento é um ponteiro para int tabptr também é um ponteiro 30

16 Tabelas Multi-Dimensionais A declaração int x[nrows][ncols] declara uma matriz Aloca espaço NROWS*NCOLS de inteiros É equivalente a int *x[nrows] Aloca espaço NROWS de ponteiros para inteiros Permite que linhas tenham tamanhos diferentes Elemento na linha i e coluna j é x[i][j] Na prática, ponteiros para tabelas são mais usados Qualquer número de dimensões pode ser usado Primeira dimensão pode não ser especificada 31 Inicialização de Tabelas de Ponteiros char *month_name(int n) { static char *name[] = { ; "Illegal month", "January", "February", "March", "April", "May", "June", "July", "August", "September", "October", "November", "December" return (n < 1 n > 12)? name[0] : name[n]; 32

17 Ponteiros para Ponteiros É possível declarar um ponteiro para um ponteiro #include <stdio.h> int main() { int x = 10; int *px = &x; int **ppx = &px; printf("%d %d %d\n", x, *px, **ppx); return 0; 33 Argumentos da Linha de Comandos argc - argument count - número de parametros argv - argument values - tabela de strings com os argumentos argv[0] é o nome do programa argv[i] é i-ésimo argumento Programa "echo" $ echo hello world hello world 3 int main(int argc, char *argv[]) { int i; for(i=1; i < argc; i++) printf("%s ", argv[i]); printf("\n %d", argc); return 0; 34

18 Ponteiros para Funções É possível ter ponteiros para funções O nome de uma função é um ponteiro para essa função int soma(int a, int b) { return a+b; int main() { int (*ptr)(int, int); ptr = soma; printf("%d\n", (*ptr)(3,4)); return 0; 35 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Base: base Primeira posição livre: top # de posições alocadas: size # de posições ocupadas: top-base Está cheia quando: top-base == size top base 4 2 size 36

19 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define INITSIZE 3 static int *base; static int *top; static int size; 37 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Base: base Primeira posição livre: top # de posições alocadas: size # de posições ocupadas: top-base Está cheia quando: top-base == size top base size 38

20 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros void init() { size = INITSIZE; base = (int*) malloc(size*sizeof(int)); top = base; 39 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Base: base Primeira posição livre: top # de posições alocadas: size # de posições ocupadas: top-base Está cheia quando: top-base == size top top base push(2); 2 size 40

21 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Base: base Primeira posição livre: top # de posições alocadas: size # de posições ocupadas: top-base Está cheia quando: top-base == size top top base 4 2 size push(4); 41 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Base: base Primeira posição livre: top # de posições alocadas: size # de posições ocupadas: top-base Está cheia quando: top-base == size top top base size push(6); 42

22 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Base: base Primeira posição livre: top # de posições alocadas: size # de posições ocupadas: top-base Está cheia quando: top-base == size top base size push(8); 43 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Quando está cheia, duplica a dimensão: size = size * 2 Aloca novo bloco de memória com o dobro da dimensão e copia elementos para lá Insere novo elemento top top 8 6 size 4 base 2 push(8); 44

23 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros void push(int value) { if (top-base == size) increase_size(); *(top++) = value; 45 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros void increase_size() { int *oldbase = base; int *pa, *pb; size *= 2; base = (int*) malloc(size * sizeof(int)); for (pa = oldbase, pb = base; pa < top; ) *(pb++) = *(pa++); free(oldbase); top += base - oldbase; /* top = pb; */ 46

24 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros Base: base Primeira posição livre: top # de posições alocadas: size top # de posições ocupadas: top-base Está cheia quando: top-base == size top base size pop(); 47 Exemplo: Pilha Dinâmica de Inteiros int pop() { if (!is_empty()) return *(--top); else return -1; int is_empty() { return top == base; 48

25 O que é um ponteiro em C? 49 Um ponteiro em C é um endereço de memória 50

26 Apple II 51