Puntatori e gestione dinamica della RAM

Presentazione sul tema: "Puntatori e gestione dinamica della RAM"— Transcript della presentazione:

1 Puntatori e gestione dinamica della RAM
prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

2 Limiti della allocazione statica (array)
1 - SPAZIO ALLOCATO FISSO (gestione non ottimale RAM) prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

3 Limiti della allocazione statica della RAM (array)
1 - GESTIONE NON OTTIMALE DELLA RAM Per alcuni programmi la quantità di RAM effettivamente utilizzata è MOLTO variabile Autocad, Word, PhotoShop, Excel … Usando gli array il programmatore non avrebbe altra possibilità che stare ‘largo’: dimensionarli pensando al caso peggiore (massima richiesta RAM) prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

4 Limiti della allocazione statica della RAM (array)
1 – GESTIONE NON OTTIMALE DELLA RAM Ma questo in ambienti multitask o multiutente significherebbe allocare molta più ram di quella necessaria = Minor numero di programmi che il sistema sarebbe in grado di gestire in contemporanea prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

5 Limiti della allocazione statica della RAM (array)
1 – GESTIONE NON OTTIMALE DELLA RAM Soluzione Un meccanismo per allocare in un certo istante esattamente la quantità di memoria che serve e per restituirla al sistema quando non serve più = puntatori + malloc() + sizeof() + free() prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

6 malloc() – memory allocation
malloc(numero_byte_richiesti) Chiede al s.o. uno spazio contiguo di byte Se la richiesta viene soddisfatta viene restituito l’indirizzo di inizio del blocco ‘prenotato’ (problema: dove memorizzarlo?) NB: se non c’è abbastanza memoria malloc() restituisce null prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

7 1 2 3 … 0x19AF2 malloc(1000) 1000 byte riservati! Il sistema trova spazio a partire dall’indirizzo 0x19AF2 Per scrivere e leggere in questi 1000 byte il programmatore ha bisogno di memorizzare l’indirizzo in una variabile. int, float e double non vanno bene Esiste il tipo apposito reference (puntatore) RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

8 Più correttamente dovremmo inizializzarla: char* pChar = NULL;
pChar (o un qualsiasi altro nome di variabile) viene in questo modo definita come un puntatore a char. Più correttamente dovremmo inizializzarla: char* pChar = NULL; 1 2 3 … 0x19AF2 1000 byte riservati! RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

9 if (pChar) //se valido …
char* pChar=NULL; E’ molto importante che un puntatore che al momento non sta individuando nessun blocco di memoria abbia il valore NULL. Consente un uso sicuro: if (pChar) //se valido … 1 2 3 … 0x19AF2 1000 byte riservati! RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

10 Situazione prima di aver memorizzato un indirizzo valido in pChar:
char* pChar=NULL; Situazione prima di aver memorizzato un indirizzo valido in pChar: pChar 1 2 3 … NULL RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

11 pChar = (char*) malloc (1000);
char* pChar=NULL; pChar = (char*) malloc (1000); Situazione dopo aver memorizzato un indirizzo valido in pChar: pChar 1 2 3 … 0x19AF2 *pChar 1000 byte riservati! RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

12 pChar = (char*) malloc(1000);
malloc() ‘non sa’ che tipo di valori verranno memorizzati nel blocco che ha riservato. Il valore restituito è quindi un puntatore ‘generico’ che va bene per qualsiasi cosa. E’ poi il programma che deve specificare come usare il blocco: per char? int? float? una struct? ? 1 2 3 … 0x19AF2 1000 byte riservati! RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

13 pChar = (char*) malloc(1000); … utilizzo della memoria … free(pChar);
pChar = NULL; free restituisce al s.o. il blocco di RAM ed è molto importante marchiare il puntatore come non più valido (NULL) 1 2 3 … RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

14 Utilizzo della RAM allocata
1 2 3 … 0x19AF2 Iniziamo con un caso ancora più semplice: char* pChar = (char*) malloc(1); lo spazio in RAM è sufficiente esattamente per un carattere Come memorizzare ‘A’ in quello spazio? errore classico: pChar = ‘A’; Ci si sta dimenticando che pChar non è una variabile char ma l’indirizzo della variabile char! Un puntatore. CORRETTO *pChar = ‘A’ ‘A’ RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

15 Utilizzo della RAM allocata
*puntatore fa passare dall’indirizzo all’area puntata dall’indirizzo cout << “Dammi un carattere”; cin >> *pChar; cout << “Hai inserito “ << *pchar; Insomma, basta ricordarsi nell’uso di mettere davanti sempre l’asterisco… 1 2 3 … 0x19AF2 ‘A’ RAM prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

16 Utilizzo della RAM allocata
questo rende evidente la differenza! char* pChar = (char*) malloc(1); *pChar = ‘A’; cout << “Indirizzo: “ << pChar << endl; cout << “Oggetto puntato: “ << *pChar << endl; prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

17 Puntatori a tipi semplici (int, float ecc.)
sizeof(TIPO) p = (int *) malloc( sizeof(int) ); *p = 123; cout << “ - valore: “ << *p; Allo stesso modo si procederebbe con float, double, bool. Ma NON con string prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

18 Puntatori a tipi semplici
sizeof(TIPO) cout << sizeof(char) << endl; cout << sizeof(int) << endl; cout << sizeof(float) << endl; cout << sizeof(double) << endl; prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

19 *p = 10; //lo accetta? cosa fa??
Puntatori a VETTORI Un vettore di 1000 interi p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) ); E poi come lo usiamo? *p = 10; //lo accetta? cosa fa?? p 10 E questi ?? prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

20 DUALITA’ puntatori/vettori
Puntatori a VETTORI Un vettore di 1000 interi p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) ); p[0] = 10; //!! interessante !! DUALITA’ puntatori/vettori *p equivale a p[0] p 10 E questi ?? *p oppure p[0] prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

21 Puntatori a VETTORI 10 -5 … p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) );
Ah, beh allora …. p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) ); p[0] = 10; //!! interessante !! p[1] = -5; p[2] = … Insomma: dichiarazione a parte poi si fa come al solito!! Cicli compresi. 10 -5 … p[0] p[1] … prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

22 Puntatori a VETTORI Ultima cosa speciale da sapere: i puntatori si possono incrementare ed il risultato è che si spostano in avanti a puntare gli elementi successivi p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) ); *p = 10; *(p+1) = -5; *(p+2) = … In alcune situazioni torna comodo … 10 -5 … *p *(p+1) … prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

23 Puntatori a VETTORI Si può anche modificare in modo permanente il valore ma bisogna stare attenti! p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) ); *p = 10; p++; *p = -5; p++; *p = … Abbiamo perso l’indirizzo di inizio del vettore! 10 -5 … ??? p prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

24 Meglio farlo con una variabile ausiliaria:
Puntatori a VETTORI Meglio farlo con una variabile ausiliaria: p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) ); int* temp = p; //temp è una copia di p *temp = 10; temp++; *temp = -5; temp++; *temp = … p è rimasto ‘al sicuro’ p 10 -5 … temp temp++ prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

25 Puntatori a STRUCT Le motivazioni addotte per i vettori di variabili
semplici valgono, a maggior ragione, per i vettori di struct. Infatti una struct occupa più memoria di una variabile non strutturata . La cattiva gestione che ne conseguirebbe con un uso statico è quindi potenzialmente molto maggiore. Ma c’è un altro motivo … prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

26 Puntatori a STRUCT Applicazione6 Applicazione1 Sistema Operativo
(o altro modulo sw che fornisce servizi) Applicazione5 risposta (return …) Applicazione2 Applicazione4 richiesta Informazioni struct creata al momento distrutta quando non serve più MOLTE!! Applicazione3 temp prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

27 Puntatori a STRUCT struct poesie { char poeta[40]; char titolo[100];
int anno; } Importante: per creare dinamicamente le struct non possiamo usare il tipo string ma vettori di caratteri; a parte questo rimangono disponibili i soliti meccanismi di input/output con cin e cout: cin/cout riferimento_alla_struct.poeta prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

28 e l’utilizzo del puntatore ?
Puntatori a STRUCT struct poesie { char poeta[40]; char titolo[100]; int anno; } p = (poesie *) malloc( sizeof(poesie) ); tutto molto logico visto che si vuole un puntatore ad un oggetto di tipo poesie e creare spazio per un oggetto dello stesso tipo… e l’utilizzo del puntatore ? prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

29 Puntatori a STRUCT però … struct poesie { char poeta[40];
Dobbiamo combinare l’uso del punto tipico dell’accesso alle variabili delle strutture con l’uso dell’asterisco tipico dei puntatori: struct poesie { char poeta[40]; char titolo[100]; int anno; } p = (poesie *) malloc( sizeof(poesie) ); (*p).anno = 2005; Le parentesi in (*p) servono perchè altrimenti p. verrebbe trattato come una struct invece di un puntatore a struct. (*p) fa passare dal puntatore all’oggetto puntato, la struct; solo dopo questo passaggio si può usare il punto però … prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

30 Quindi … semplificazione!
Puntatori a STRUCT I progettisti del linguaggio si sono resi conto che la doppia sintassi è veramente pesante, tenuto anche in considerazione che l’uso di puntatori a struct è diffusissimo. Quindi … semplificazione! non solo (*p).anno = 2005; ma anche p->anno = 2005; prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

31 Puntatori a STRUCT Per i vettori di struct creati dinamicamente invece ci sono meno problemi: poesie* pPoesieVett = (poesie*) malloc(100 * sizeof(poesie) ); pPoe[4].anno = 2134; o anche: (*(p+4)).anno = 1234; //pesante … (p+4)->anno = 1234; //decisamente meglio! -> tratta in automatico l’espressione a sinistra come un puntatore a struttura e prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

32 Dai sorgenti di Doom3 … void Save( idSaveGame *savefile )
{ …savefile->WriteInt( travelFlags ); … } La funzione Save riceve un puntatore (savefile) ad un oggetto idSaveGame, una struct che rappresenta il file su cui salvare il gioco. Con la OOP, che vedremo, una struct può anche contenere funzioni oltre che variabili. Con savefile->WriteInt(…) si sta richiamando il comando WriteInt(…) della struct puntata dal puntatore savefile temp prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

33 Dal sorgente consigliato da Google
per usare Maps sui vostri siti con PHP … function GoogleMapAPI($map_id = 'map', $app_id = 'MyMapApp') { $this->map_id = $map_id; $this->sidebar_id = 'sidebar_' . $map_id; $this->app_id = $app_id; } Ora sapete cosa si sta facendo: $this è un puntatore ad oggetto (nella OOP si parla di classi e oggetti al posto di struct e variabili ma è lo stesso concetto) che contiene la variabile map_id. … vuoi vedere che anche per programmare con … servono queste cose?? prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

34 Un esempio di uso di FaceBook sui vostri siti, sempre con PHP
class manage { private $entryId; function __construct($entryId) $this->entryId = $entryId; } } … Memoria dinamica, puntatori a struct (oggetti) e OOP servono per tutte le cose più interessanti della programmazione WEB o non WEB. prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

35 Limiti della allocazione statica (array)
2a – molto poco efficiente per operazioni di inserimento a b c e f g h i j k l m n o p q r s t u v z spazio libero d parte del vettore da spostare (shift a destra) a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v z prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012

36 Limiti della allocazione statica (array)
2b – molto poco efficiente per operazioni di cancellazione a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v z spazio libero parte del vettore da spostare (shift a sinistra) a b c e f g h i j k l m n o p q r s t u v z prof. Fabrizio Camuso – versione 1.0 Gennaio 2012