Programação I Ponteiros e alocação dinâmica de memória. Prof. Carlos Alberto

Transcrição

1 Programação I Ponteiros e alocação dinâmica de memória Prof. Carlos Alberto carlos.batista@facape.br carlos36_batista@yahoo.com.br

2 Ponteiros O ponteiro é um tipo de dado como int, char ou float; Variáveis do tipo ponteiro são destinadas a guardar e manipular endereços de memória; Por meio do endereço pode-se acessar a informação, dizendo que a variável ponteiro aponta para uma posição de memória.

3 Ponteiros Operador &: operador unário que devolve o endereço na memória de seu operando. Exemplo: ptr = &cont; Guarda o endereço na memória da variável cont em ptr; Esse endereço é a posição interna da variável na memória do computador e não tem nenhuma relação com o valor de cont. O operador & tem como significado o endereço de.

4 Ponteiros Operador *: operador unário que devolve o valor da variável localizada no endereço que o segue. Por exemplo, se ptr contém o endereço da variável cont: q = *ptr; coloca o valor de cont em q. O operador * tem como significado no endereço de.

5 Ponteiros A declaração de uma variável ponteiro é dada pela colocação de um asterisco (*) na frente de uma variável de qualquer tipo: Exemplo: int *ptr; float *q Na linguagem C, é possível definir ponteiros para os tipos básicos ou estruturas.

6 Ponteiros A definição de um ponteiro não reserva espaço de memória para o seu valor e sim para o seu conteúdo. Antes de utilizar um ponteiro, o mesmo deve ser inicializado. Deve ser colocado um endereço de memória válido para ser acessado posteriormente.

7 Ponteiros Um ponteiro pode ser utilizado de duas maneiras distintas: Trabalhar com o endereço armazenado no ponteiro; Trabalhar com a área de memória apontada pelo ponteiro. Para trabalhar com o endereço armazenado no ponteiro, utiliza-se o seu nome sem o asterisco na frente. Assim qualquer operação realizada será feita no endereço do ponteiro.

8 Ponteiros Para trabalhar com a memória apontada pelo ponteiro, alterando ou acessando este valor deve-se colocar um asterisco antes do nome do ponteiro. Assim, qualquer operação realizada será feita no endereço de memória apontado pelo ponteiro.

9 Ponteiros Exemplo

10 Ponteiros Maior problema em relação ao ponteiro Entender quando se está trabalhando com o seu valor, ou seja, o endereço; Entender quando se está trabalhando com a informação apontada por ele.

11 Ponteiros Aritmética de ponteiros É possível realizar operações de soma e subtração com variáveis do tipo ponteiro; A quantidade de endereços de memória relativos ao tipo do ponteiro será somada ou subtraída no ponteiro. Exemplo: um ponteiro para int ocupa 4 bytes, uma operação de soma acrescentará 4 posições na memória;

12 Ponteiros Exemplo

13 Ponteiros Vetores como ponteiros em C Vetores são ponteiros com alocação estática de memória; Todo vetor na linguagem C é um ponteiro; Através da aritmética de ponteiros é possível acessar os índices do vetor; Formas para se obter o endereço (ponteiro) do início de um vetor: &vet[0]; vet;

14 Ponteiros Exemplo

15 Alocação de memória Alocação estática Ocorre em tempo de compilação; No momento em que se define uma variável ou estrutura é necessário definir seu tipo e tamanho; A memória alocada fica disponível até o término do programa (rotina ou função).

16 Alocação de memória Alocação dinâmica Ocorre em tempo de execução; As variáveis e estruturas são declaradas sem a necessidade de se definir seu tamanho; Durante a execução do programa a memória será reservada e no momento em que não for mais necessária, deve ser liberada.

17 Alocação de memória A alocação dinâmica é feita com o auxílio de comandos ou funções que permitem reservar e/ou liberar memória. Na linguagem C, a alocação dinâmica de memória pode ser realizada com apenas quatro chamadas a funções: malloc calloc realloc free

18 Alocação de memória Função malloc Permite a alocação de uma nova área de memória; Parâmetro: quantidade de bytes para alocação. Retorna, se existir memória suficiente, um endereço que para uma variável do tipo ponteiro. Retorna um ponteiro para o tipo void, deve-se utilizar o typecast, transformando este endereço para o tipo de ponteiro desejado.

19 Alocação de memória Exemplo da função malloc

20 Alocação de memória Função calloc Tem a mesma funcionalidade de malloc; Parâmetros: a quantidade de posições a serem alocadas e o tamanho do tipo de dado; Além de alocar o espaço, também inicializa o mesmo com zeros.

21 Alocação de memória Exemplo da função calloc

22 Alocação de memória Função realloc Permite que uma área previamente alocada seja aumentada ou diminuída; Parâmetro: o ponteiro retornado pelo malloc e a indicação do novo tamanho; O novo tamanho pode ser maior ou menor que o original;

23 Alocação de memória Função realloc A realocação de memória pode resultar na troca de blocos na memória. Um ponteiro para o bloco é devolvido porque realloc() pode precisar mover o bloco para aumentar seu tamanho. Se isso ocorrer, o conteúdo do bloco antigo é copiado para o novo bloco, e nenhuma informação é perdida.

24 Alocação de memória Exemplo da função realloc

25 Alocação de memória Função free Libera uma área alocada previamente com a função malloc, calloc ou realloc; Parâmetro: o endereço que se deseja liberar; Quando alocamos memória dinamicamente é necessário que nós a liberemos quando ela não for mais necessária.

26 Alocação de memória Exemplo da função free

27 Alocação de arrays Para armazenar um array o compilador C calcula o tamanho, em bytes, necessário e reserva posições sequenciais na memória Note que isso é muito parecido com alocação dinâmica Existe uma ligação muito forte entre ponteiros e arrays. O nome do array é apenas um ponteiro que aponta para o primeiro elemento do array.

28 Alocação de arrays Ao alocarmos memória estamos, na verdade, alocando um array. p

29 Alocação de arrays Note, no entanto, que o array alocado possui apenas uma dimensão Para liberá-lo da memória, basta chamar a função free() ao final do programa:

30 Alocação de arrays Para alocarmos arrays com mais de uma dimensão, utilizamos o conceito de ponteiro para ponteiro. Ex.: char ***p3; Para cada nível do ponteiro, fazemos a alocação de uma dimensão do array.

31 Alocação de arrays Conceito de ponteiro para ponteiro : Memória posição variável conteúdo char ***p char **p char *p char letra a 127

32 Alocação de arrays Em um ponteiro para ponteiro, cada nível do ponteiro permite criar uma nova dimensão no array. Memória posição variável conteúdo 119 int **p p[0] p[1] p[0][0] p[0][1] p[1][0] p[1][1]

33 Alocação de arrays Em um ponteiro para ponteiro, cada nível do ponteiro permite criar uma nova dimensão no array. 1º malloc: cria as linhas 2º malloc: cria as colunas int **p; int **p; int* int* int* int* int int int int int int int int int* int* int int int int int* int* int int int int

34 Alocação de arrays Diferente dos arrays de uma dimensão, para liberar um array com mais de uma dimensão da memória, é preciso liberar a memória alocada em cada uma de suas dimensões, na ordem inversa da que foi alocada

35 Alocação de arrays

36 Referências BACKES, André. Linguagem C: completa e descomplicada. Editora Campus/Elsevier, LAUREANO, Marcos. Estrutura de Dados com Algoritmos e C. Rio de Janeiro: Brasport, 2008.