Alocação Dinâmica de Memória
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- Marcela Marroquim Dias
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1 Alocação Dinâmica de Memória Luiz Chaimowicz, Raquel O. Prates, Pedro O.S. Vaz de Melo Algoritmos e Estruturas de Dados II DCC UFMG
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]; P: Qual o espaço de memória que deve ser reservado para um editor de texto?
3 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]; R: Na alocação dinâmica, o espaço para as variáveis pode ser alocado dinamicamente durante a execução do programa
4 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 Basicamente, o programa aloca e desaloca porções de memória do heap durante a execução
5 Esquema de Memória baixa Código do Programa Variáveis Globais e Estáticas Memória Alocada Memória Livre alta Pilha Esquema da memória do sistema
6 Alocação Dinâmica Memória Estática Heap 0x016 0x020 a b 10 0x234 a é um int b é um apontador para um int 15 0x214 0x218 0x222 0x226 0x230 0x234 0x238 0x242 0x246
7 Acesso a partir de Apontadores int a = 10; int *p = &a; Acessar o valor da variável: endereço de memória armazenado printf( %p, p); //imprime o endereço (ex: 0x016) Acessar o conteúdo que associado ao endereço de memória armazenado printf( %d, *p); //imprime o conteúdo armazenado no endereço (ex: 10)
8 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
9 Apontadores Notação 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); Conteudo da variável apontada por P *p; Valor nulo para um apontador NULL; Endereço de uma variável a &a;
10 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 #e02 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h01 0 #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
11 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? Indicam se a memória já foi alocada (0 = N, 1 = S) #e01 #e02 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h01 0 #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
12 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 a #e02 b #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h01 0 #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
13 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 a #e02 b 10 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h01 0 #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
14 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 a #h01 #e02 b 10 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h01 1 #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
15 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 a #h01 #e02 b 10 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
16 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 a #e02 #e02 b 10 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
17 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 a #e02 #e02 b 30 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
18 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? Memória continua alocada #e01 a #e02 #e02 b 30 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
19 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? free(a); #e01 a #e02 #e02 b 30 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h01? 20 #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
20 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? free(a); a aponta para memória estática #e01 a #e02 #e02 b 30 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
21 Alocação Dinâmica int *a, b; //... b = 10; a = (int *) malloc(sizeof(int)); *a = 20; free(a); a = &b; *a = 30; // qual o valor de b? #e01 a #e02 #e02 b 30 #e03 #e04 #e05 #e06 #e07 #e08 #e09 #e10 Memória Estática Heap #h #h02 0 #h03 0 #h04 0 #h05 0 #h06 0 #h07 0 #h08 0 #h09 0 #h10 0
22 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável
23 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada
24 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada Esquecer de desalocar memória Ela é desalocada ao fim do programa, mas pode ser um problema em loops
25 Erros Comuns Esquecer de alocar memória e tentar acessar o conteúdo da variável Copiar o valor do apontador ao invés do valor da variável apontada Esquecer de desalocar memória Ela é desalocada ao fim do programa, mas pode ser um problema em loops Tentar acessar o conteúdo da variável depois de desalocá-la
26 Ex1: O que vai ser impresso? double a; double *p, *q; a = 3.14; printf("%f\n", a); p = &a; *p = 2.718; printf("%f\n", a); a = 5; printf("%f\n", *p); p = NULL; p = (double *)malloc(sizeof(double)); *p = 20; q = p; printf("%f\n", *p); printf("%f\n", a); free(p); printf("%f\n", *q);
27 Ex1: O que vai ser impresso? double a; double *p, *q; a = 3.14; printf("%f\n", a); p = &a; *p = 2.718; printf("%f\n", a); a = 5; printf("%f\n", *p); p = NULL; p = (double *)malloc(sizeof(double)); *p = 20; q = p; printf("%f\n", *p); printf("%f\n", a); free(p); printf("%f\n", *q); ?
28 Ex2: O que vai ser impresso?
29 Ex2: O que vai ser impresso?
30 Alocação Dinâmica de Vetores Normalmente, a alocação dinâmica é utilizada para criar vetores em tempo de execução Exemplo: int *p; p = (int *)malloc(10*sizeof(int)); Aloca um vetor de inteiros com 10 posições. A manipulação pode ser feita normalmente: p[i] =... O apontador p guarda o endereço (aponta) da primeira posição do vetor.
31 Vetores e Apontadores Na verdade, em C todo vetor (mesmo alocados de forma estática) é um apontador para sua primeira posição. Pode se trabalhar usando ambas notações: *p é equivalente a p[0] p é equivalente a &p[0] *(p + i) é equivalente a p[i] 6 4 considerando v um vetor alocado estaticamente, e p dinamicamente, pode-se fazer p = v, mas não v = p (v é, de certa forma, um ponteiro constante ) p
32 Pergunta que não quer calar.... Qual a saída dos programas abaixo? 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]);
33 Pergunta que não quer calar.... Qual a saída dos programas abaixo? 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
34 Exercício: O que vai ser impresso? int a, b, i, v[10]; int *p; b = 10; p = &b; a = *p + 100; printf("%d\n", a); a = *&b; printf("%d\n", a); for(i=0; i<10; i++) v[i] = i; p = v; for(i=0; i<5; i++) *(p+i) = 10*i; p = p + 5; *p = -5; for(i=0; i<10; i++) printf( %d,v[i]);
35 Exercício: O que vai ser impresso? int a, b, i, v[10]; int *p; b = 10; p = &b; a = *p + 100; printf("%d\n", a); a = *&b; printf("%d\n", a); for(i=0; i<10; i++) v[i] = i; p = v; for(i=0; i<5; i++) *(p+i) = 10*i; p = p + 5; *p = -5; for(i=0; i<10; i++) printf( %d,v[i]); memória variável conteúdo M1 a M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 b i v[0] v[1] v[2] v[3] v[4] v[5] v[6] v[7] v[8] v[9] M14 *p
36 Exercício: O que vai ser impresso? int a, b, i, v[10]; int *p; b = 10; p = &b; a = *p + 100; printf("%d\n", a); a = *&b; printf("%d\n", a); for(i=0; i<10; i++) v[i] = i; p = v; for(i=0; i<5; i++) *(p+i) = 10*i; p = p + 5; *p = -5; for(i=0; i<10; i++) printf( %d,v[i]); memória variável conteúdo M1 a 110 M2 b 10 M3 i M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 v[0] v[1] v[2] v[3] v[4] v[5] v[6] v[7] v[8] v[9] M14 *p M2
37 Exercício: O que vai ser impresso? int a, b, i, v[10]; int *p; b = 10; p = &b; a = *p + 100; printf("%d\n", a); a = *&b; printf("%d\n", a); for(i=0; i<10; i++) v[i] = i; p = v; for(i=0; i<5; i++) *(p+i) = 10*i; p = p + 5; *p = -5; for(i=0; i<10; i++) printf( %d,v[i]); memória variável conteúdo M1 a 10 M2 b 10 M3 i M4 v[0] 0 M5 v[1] 1 M6 v[2] 2 M7 v[3] 3 M8 v[4] 4 M9 v[5] 5 M10 v[6] 6 M11 v[7] 7 M12 v[8] 8 M13 v[9] 9 M14 *p M4
38 Exercício: O que vai ser impresso? int a, b, i, v[10]; int *p; b = 10; p = &b; a = *p + 100; printf("%d\n", a); a = *&b; printf("%d\n", a); for(i=0; i<10; i++) v[i] = i; p = v; for(i=0; i<5; i++) *(p+i) = 10*i; p = p + 5; *p = -5; for(i=0; i<10; i++) printf( %d,v[i]); memória variável conteúdo M1 a 10 M2 b 10 M3 i M4 v[0] 0 M5 v[1] 10 M6 v[2] 20 M7 v[3] 30 M8 v[4] 40 M9 v[5] 5 M10 v[6] 6 M11 v[7] 7 M12 v[8] 8 M13 v[9] 9 M14 *p M4
39 Exercício: O que vai ser impresso? int a, b, i, v[10]; int *p; b = 10; p = &b; a = *p + 100; printf("%d\n", a); a = *&b; printf("%d\n", a); for(i=0; i<10; i++) v[i] = i; p = v; for(i=0; i<5; i++) *(p+i) = 10*i; p = p + 5; *p = -5; for(i=0; i<10; i++) printf( %d,v[i]); memória variável conteúdo M1 a 10 M2 b 10 M3 i M4 v[0] 0 M5 v[1] 10 M6 v[2] 20 M7 v[3] 30 M8 v[4] 40 M9 v[5] -5 M10 v[6] 6 M11 v[7] 7 M12 v[8] 8 M13 v[9] 9 M14 *p M9
40 Exercício: O que vai ser impresso? int a, b, i, v[10]; int *p; b = 10; p = &b; a = *p + 100; printf("%d\n", a); a = *&b; printf("%d\n", a); for(i=0; i<10; i++) v[i] = i; p = v; for(i=0; i<5; i++) *(p+i) = 10*i; p = p + 5; *p = -5; for(i=0; i<10; i++) printf( %d,v[i]);
41 Apontadores para Tipos Estruturados Apontadores podem ser utilizados com tipos estruturados. Isso é muito comum na criação de estruturas encadeadas (listas, filas, etc...) typedef struct { int idade; double salario; } TRegistro;... TRegistro *a;... a = (TRegistro *) malloc(sizeof(tregistro)); a->idade = 30; // equivalente: (*a).idade a->salario = 80;
42 Exercício: O que vai ser impresso?
43 Exercício: O que vai ser impresso?
44 Passagem de Parâmetros Em C só existe passagem por valor, logo deve-se implementar a passagem por referência utilizandose apontadores
45 Passagem de Parâmetros (C) void SomaUm(int x, int *y) { x = x + 1; *y = (*y) + 1; printf("funcao SomaUm: %d %d\n", x, *y); } int main() { int a=0, b=0; SomaUm(a, &b); printf("programa principal: %d %d\n", a, b); }
46 Passagem de Parâmetros (C) void SomaUm(int x, int *y) { x = x + 1; *y = (*y) + 1; printf("funcao SomaUm: %d %d\n", x, *y); } 1 1 int main() { int a=0, b=0; SomaUm(a, &b); printf("programa principal: %d %d\n", a, b); } 0 1
47 Passagem de Parâmetros E para alocar memória dentro de um procedimento? Basta passar a variável (apontador) como referência. No entanto, 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! void aloca(int **x, int n) { *x=(int *)malloc(n*sizeof(int)); *x[0] = 20; } int main() { OK int *a; aloca(&a, 10); a[1] = 40; }
48 Passagem de Parâmetros 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; } ME1 a (int *) Lixo
49 Passagem de Parâmetros 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; } ME1 a (int *) Lixo MH1 *x (int) 20 : : : MH10 *(x+9) (int) Lixo MP1 x (int *) MH1
50 Passagem de Parâmetros 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; ERRO! } ME1 a (int *) Lixo MH1 *x (int) 20 : : : MH10 *(x+9) (int) Lixo
51 Passagem de Parâmetros 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; ME1 a (int *) Lixo }
52 Passagem de Parâmetros 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; } ME1 a (int *) Lixo MP1 x (int **) ME1
53 Passagem de Parâmetros void aloca(int **x, int n) { *x=(int *)malloc(n*sizeof(int)); *x[0] = 20; } int main() ME1 a (int *) MH1 { int *a; aloca(&a, 10); a[1] = 40; } MH1 *x (int) 20 : : : MH10 *(x+9) (int) Lixo MP1 x (int **) ME1
54 Passagem de Parâmetros void aloca(int **x, int n) { *x=(int *)malloc(n*sizeof(int)); *x[0] = 20; } int main() ME1 a (int *) MH1 { int *a; aloca(&a, 10); a[1] = 40; } MH1 *x (int) 20 MH2 *x (int) 40 : : : MH10 *(x+9) (int) Lixo
55 Passagem de Parâmetros O código abaixo funciona? 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; }
56 Passagem de Parâmetros O código abaixo funciona? Não! *x é um inteiro, não é um ponteiro! 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; }
57 Exercícios 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. 1. 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.
58 Respostas (1) void LeVetor(int *a, int n){ int i; for(i=0; i<n; i++) scanf("%d",&a[i]); } Apesar do conteúdo ser modificado Não é necessário passar por referência pois todo vetor já é um apontador... int main(int argc, char *argv[]) { int *v, n, i; scanf("%d",&n); v = (int *) malloc(n*sizeof(int)); LeVetor(v,n); } for(i=0; i<n; i++) printf("%d\n",v[i]);
59 Respostas (2) typedef struct { int a; char *b; } TRegistro; É necessário alocar espaço para o registro e para o campo b. *(reg->b) representa o conteúdo da variável apontada por reg->b 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));
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