Laboratorio di Linguaggi lezione VII: puntatori 3/3 Marco Tarini Università dellInsubria Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali di Varese Corso.

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1 Laboratorio di Linguaggi lezione VII: puntatori 3/3 Marco Tarini Università dellInsubria Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali di Varese Corso di Laurea in Informatica Anno Accademico 2007/08

2 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Assegnare i Puntatori In memoria, un puntatore è un indirizzo –(...di una variabile) –(...di cui e' noto il tipo) Bene, ma quale indirizzo? –Modo 1: prendere l'indirizzo di una variabile esistente il puntatore punterà a quella variabile –Modo 2: allocare (riservare, prenotare) della memoria libera il puntatore punterà ad una nuova variabile, memorizzata nella memoria così riservata la nuova variabile è allocata dinamicamente!

3 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione void* malloc(unsigned int n); funzione malloc ( sta per m emory alloc ation ) 1 - alloca n bytes di memoria. 2 - restituisce l' indirizzo della memoria appena allocata sotto forma di puntatore generico ! " " puntatore generico, puntatore senza tipo, in pratica, un semplice indirizzo di memoria void*

4 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione: esempio int* p; p = malloc( ? ); Ma il tipo non torna! A sx abbiamo un (int*) mentre a dx un (void*) Avviene un Typecast fra puntatori int* p; p = (int*) malloc(4); Possiamo anche renderlo esplicito (meglio): 4

5 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Typecast fra puntatori Ogni tipo puntatore puo essere trasformato in un qualsiasi altro tipo di puntatore: (implicitamente o esplicitamente) –da int* a double*, da void* a Persona* etc. Semantica: = quello che fa –Lindirizzo rimane lo stesso, cambia linterpretazione di ciò che ci trovo –Nota: in effetti, a tempo di esecuzione, non avviene nulla! Cambiano solo cose nella testa del compilatore Costrutto estremamente POTENTE e di basso livello (e potenzialmente molto pacciugone)

6 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Typecast fra puntatori: primo esempio int* p; p = malloc( 4 ); int* p; p = (int*) malloc(4); Esplicito (meglio, più chiaro): Implicito:

7 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione: e se la memoria finisce? void* malloc(unsigned int n); Se non c'è più memoria, l'allocazione "fallisce" e malloc restituisce il valore speciale NULL semanticamente, NULL è un "puntatore che non punta a nulla" NULL è rappresentato dal valore 0 Quindi, il valore resituito dalle malloc va controllato ! int* p; p = (int*) malloc(4); if (p == NULL) { /* finita memoria... */ } oppure, più coincisamente if (!p) {

8 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione Il costrutto sizeof è estremamente utile con le malloc. Usare sempre, anche con i tipi base int, short, float, double... remember: il C non prescrive quanti bytes occupano! typedef struct { /*blah blah... un sacco di campi, array...*/ } TipoStrano TipoStrano* p; p = (TipoStrano *) malloc(sizeof(TipoStrano));

9 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Dellocazione void free(void* p); libera la memoria che era stata allocata all'indirizzo p. Nota: p deve essere il risultato di una malloc! int* p; p = (int*) malloc(sizeof(int));... /* Qui uso (*p) */ free(p); se mi dimentico di deallocare, ho un cosiddetto memory leak Remember: non c'è alcuna garbage collection in C !

10 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione e Deallocazione: esempio int proc() { int k; k=15;... /* lavora con k */ return 0; }; int proc() { int* k; k = (int*)malloc( sizeof(int) ); *k = 15;... /* lavora con *k */ free(k); return 0; }; k viene automaticamente allocato (i 4 bytes di memoria necessari al suo immagazzinamento vengono "prenotati"). k viene inizializzato (a 15) all'uscita dalla procedura, i 4 bytes sono resi di nuovo disponibili k viene esplicitamente allocato. (a tempo di esecuzione, si trovano i 4 bytes di memoria necessari al suo immagazzinamento. La locazione viene memorizzata in k). k viene inizializzato (a 15) all'uscita dalla procedura, dobbiamo rendere i 4 bytes di nuovo disponibili esplicitamente usando l'allocazione dinamica: usando l'allocazione automatica delle variabili locali:

11 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Vi ricordate di quell'altro problemino... Cosa succede, se non si sa a priori* quanti elementi di un array ci serviranno**? – * quando scriviamo il programma –** a tempo di esecuzione Necessità allocazione dinamica di array.

12 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione di vettori (void*) calloc(unsigned int n, unsigned int size); calloc = c ontiguous alloc ation Alloca n elementi contigui ciascuno grande size. In pratica, alloca un area di memoria grande n x size Per il resto, funziona come malloc int* p; p = (int*) calloc(100000,sizeof(int) ); Alloca un vettore di 100000 interi. Esempio:

13 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione di vettori Ricordiamoci sempre: int* v = (int*) calloc(100000,sizeof(int) ); int v[100000]; A) fixed size vector: B) vettore allocato dinamicamente: In entrambi i casi: ho un vettore di 100000 interi posso scrivere ad esempio: v[2]= v[0] + 3 * v[1] ;

14 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione di vettori Ricordiamoci sempre: int* v = (int*) calloc(100000,sizeof(int) ); int v[100000]; A) fixed size vector: B) vettore allocato dinamicamente: Differenza 1: dimensione variabile se x è una var intera, posso scrivere: ma non posso scrivere: int* v = (int*) calloc(x,sizeof(int) ); int v[x]; qua è richiesta una costante!

15 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Allocazione di vettori Ricordiamoci sempre: int* v = (int*) calloc(100000,sizeof(int) );... /* usa v */ free(v); int v[100000]; A) fixed size vector: B) vettore allocato dinamicamente: Differenza 2: se ho allocato, devo deallocare int* v = (int*) calloc(100000,sizeof(int) );

16 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Differenza 3: fixed size = più efficiente il solito prezzo da pagare per l'uso dei puntatori......maggiorato mettiamo che v valga 0xAA000000 : se fixed: se dinamco: Allocazione di vettori Ricordiamoci sempre: v[2] int v[100000]; A) fixed size vector: B) vettore allocato dinamicamente: int* v = (int*) calloc(100000,sizeof(int) ); compilazione v[2] READ TEMP0 0xAA000000 ADD TEMP0 8 READ TEMP TEMP0 READ TEMP 0xAA000008 0xAA000000 + 2 x sizeof(int) ma precalcolato staticamente

17 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Differenza 4: vengono allocati in zone diverse della memoria... come vedremo nella lezione sulla gestione della memoria Allocazione di vettori Ricordiamoci sempre: int v[100000]; A) fixed size vector: B) vettore allocato dinamicamente: int* v = (int*) calloc(100000,sizeof(int) );

18 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Puntatori: operazioni a basso livello Esercizio: Sappiamo che un double occupa 8 bytes. Dato un double, quale è il valore di questi 8 bytes? Per esempio, quali 8 bytes compongono il valore 3.14159256 ? un numero in virgola mobile a doppia precisione di solito, ma dipende dall'implementazione

19 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Puntatori: operazioni a basso livello spazio riservato per la variabile d (8 bytes) int main() { 1B903C32 1B903C33 1B903C34 1B903C35 1B903C36 1B903C37 1B903C38 1B903C39 1B903C3A 1B903C3B 1B903C3C dobule d;

20 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Puntatori: operazioni a basso livello 1B903C32 1B903C33 1B903C34 1B903C35 1B903C36 1B903C37 1B903C38 1B903C39 1B903C3A 1B903C3B 1B903C3C spazio riservato per la variabile d (8 bytes) c o d i f i c a d i 3. 1 4 1 5 9 2 5 6 int main() { dobule d; d = 3.14159256; Byte * v ; un puntatore a Byte che farà da vettore di Bytes ma il tipo "Byte" non è definito! Definirlo, ad es fuori dalla proc "main" (vedere lez. 2)

21 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a v = & d; Puntatori: operazioni a basso livello 1B903C32 1B903C33 1B903C34 1B903C35 1B903C36 1B903C37 1B903C38 1B903C39 1B903C3A 1B903C3B 1B903C3C spazio riservato per la variabile d (8 bytes) c o d i f i c a d i 3. 1 4 1 5 9 2 5 6 int main() { dobule d; d = 3.14159256; Byte * v ; v [0] v [1] v [2] v [3] v [4] v [5] v [6] v [7] for (i=0; i<8; i++) printf("%d,",v[i]); v = (Byte*) & d; for (i=0; i< sizeof(double); i++) printf("%d,",v[i]); int i; }

22 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Puntatori: operazioni a basso livello A casa, provate questo programma, e scopriamo: –quali sono gli 8 bytes che compongono il double 3.14159256 –quali sono gli 8 bytes che compongono il double 6.022 x 10 23 e, adattando il programma agli interi: –quali sono i 4 bytes che compongono l'int + 1000000 –quali sono i 4 bytes che compongono l'int + 1 –quali sono i 4 bytes che compongono l'int - 1 a seconda di quale architettura viene usata, potremmo trovare risposte diverse! –domanda: sarebbe potuto succedere in Java?

23 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Puntatori Molto potenti... –vettori di dimensione determinata dinamicamente –passaggio di parametri per riferimento in un linguaggio che prevede passaggio solo per copia –possibilità di scrivere codici più efficienti –controllo diretto delle risorse, a basso livello –strutture dati flessibili per esempio: typedef struct { char nome[20]; char cognome[20]; int eta; Persona* padre, madre; } Persona;

24 M a r c o T a r i n i - L a b o r a t o r i o d i L i n g u a g g i - 2 0 0 7 / 0 8 - U n i v e r s i t à d e l l I n s u b r i a Puntatori Molto potenti... "Ad un grande potere corrisponde una grande responsabilità." – lo zio di Spiderman