Ponteiros e alocação dinâmica de memória

Indireção

• Toda variável é um "apelido" para região da memória
• Cada tipo de dados determina o tamanho da região
  • char: 1B
  • int: 4B
  • long: 8B
  • float: 4B
  • double: 8B

OBS.: Os tamanhos podem variar de acordo com a estrutura.

endereçamento	espaço de memória
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
...	...

Quando declaramos uma variável, ela é alocada na memória pelo sistema operacional em tempo de execução. Chamamos de alocação automática.

Ex.: char a; int x

Definições

• Alocação: Reserva espaço de memória para a variável ai entrar no seu escopo.
• Desalocação: O modificador static faz que o espaço da variável não seja disponibilizado durante o tempo de execução do problema

Com isso, toda a variável possui um endereço que corresponde ao endereço inicial da região de memória e que está alocada.

Ponteiro

Ponteiro é uma classe de variáveis que armazenam endereços de memória.

Exemplo:

int x = 81;
int *p; // * -> Na declaração indica que a variável é um ponteiro
p = &x; // Operador unário & chama-se operador de endereçamento (endereço de ...)

printf("x = %d\n", *p);
// Lê-se Conteúdo de ...

O que aconteceu na memória neste exemplo?

1. Alocação automática de X.
2. Armazena 81 em x.
3. Alocação automática de p.

IMPORTANTE!

• O tipo de ponteiro não determina seu tamanho, mas sim qual o tamanho da memória que deve ser manipulada em caso de indireção.
• Um ponteiro costuma ter 8 Bytes, mas varia de acordo com a arquitetura/S.O.

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Aplicações de ponteitos

1. Alocação dinâmica de memória

int n;
scanf("%d", &n);
int v[n]; // <= ERRADO!!!!!

// JEITO CERTO

int *v;
v = malloc(n * sifeof(int));

printf("%d", v[0]);

free(v); // <= Importante limpar memória pós uso

As funções de manipulação de memória estão na biblioteca stdlib.h.

As "irmãs" de malloc são:

• int *v = calloc(n * sizeof(int))
  • Aloca n blocos de tamanhos sizeof(int) e zera cada bloco.
• v = realloc(v, n * 2 * sizeof(int))
  • Recebe um ponteiro para uma região já alocada e altera seu tamanho, retornando um ponteiro para a nova região.

Quando uma chamada a alguma das 3 funções falhar, o retorno será zero (ou o processo é encerrado pelo S.O)

A stdlib.h inclui umas constante chamada NULL que vale zero.

int *v = malloc(n * sizeof(int));
if(v == NULL){
    printf("Erro de alocação \n");
    return EXIT_FAILURE;
}

2. Passagem de Parâmetro

Os parâmetros de funções, em C, são passados por cópia ou valor.

Ex.:

void troca(int a, int b){
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main(){
    int x = 2, y = 5;
    troca(x, y);
    printf("x = %d, y = %d", x, y);

    return 0;
}

A saída sera: x = 2 , y = 5

Para fazer uma passagem por referência, passamos para a função o endereço de memória das variáveis:

Ex.:

void troca(int *a, int *b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main(){
    int x = 2, y = 5;
    troca(x, y);
    printf("x = %d, y = %d", x, y);

    return 0;
}

Agora sim a saída será: x = 5, y = 2.

obs1.: Já usamos essa construção no Scanf.

obs2.: Nesse exemplo, os ponteiros são passados por valor.

3. Ponteiros e Vetores

Quando declaramos int v[5]

• Temos um vetor de 5 posições (indexadas de 0 a 4).
• V é um ponteiro para o endereço incial de um vetor

Deste modo, quando acessamos v[i] = *(v+i), v[i] é *(v + 1 * sizeof(tipo de v)).

obs.: v é um ponteiro. v[i] é uma variável, abstração da aritmética de ponteiros. Por isso, que:

• Scanf("%d", &v[i]); Usa-se &.

e que:

• char str[20]; scanf("%s", str); não se usa &.

e, ainda,

• Scanf("%d", (v+i)); Sem & pois v + 1 já é um endereço de memória.

Para matrizes, int M[10][10]; assim, M[i][j] é uma abstração para: *(*(m + i) + j).

4. Ponteiros para Função

Uma função é um vetor de instruções e seu nome é um ponteiro para o inicio desse vetor.