Introduzione al C. Unità Gestione Dinamica della Memoria

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1 Corso di Fondamenti di Informatica Ingegneria delle Comunicazioni BCOR Ingegneria Elettronica BELR Introduzione al C Unità Gestione Dinamica della Memoria D. Bloisi, A. Pennisi, S. Peluso, S. Salza

2 Gestione dinamica della memoria Nell Unità 5 è stato presentato il modello di allocazione della memoria tramite stack, che si basa sulle regole di campo d azione (definito staticamente, cioè al momento della compilazione). Attraverso i puntatori, il C permette di utilizzare un altro modello di allocazione della memoria, che consente di definire la memoria dinamicamente, cioè al momento dell esecuzione del programma. Questa possibilità risulta particolarmente utile ed importante quando non sono note o prevedibili a priori le dimensioni dei dati in ingresso ad un programma. Pagina 2

3 Allocazione dinamica della memoria Durante l esecuzione, un programma può richiedere esplicitamente uno spazio di memoria per immagazzinare dati. Allo stesso modo, può richiedere di rilasciare tale spazio quando non sarà più necessario. Il C offre la funzione malloc per riservare (allocare) uno spazio di memoria e la funzione free per rilasciare (deallocare) memoria. Insieme all operatore sizeof sono essenziali per l allocazione dinamica della memoria. Pagina 3

4 Funzione malloc! La funzione malloc permette di allocare dinamicamente una porzione (chunk) di memoria. void *malloc( size_t size ); Restituisce un puntatore alla porzione di memoria di dimensione size oppure NULL se si è verificato un errore. E definita nella standard library - va inserita la direttiva #include <stdlib.h> size_t è definito come il tipo intero senza segno restituito dall operatore sizeof Pagina 4

5 Esempio su malloc! int *p; crea in memoria una variabile di tipo puntatore a int p = malloc(sizeof(int)); crea in memoria una variabile di tipo int restituisce l indirizzo della variabile creata (primo byte) assegna l indirizzo restituito a p *p = 7; la variabile di tipo int creata assume il valore 7 printf("%d", *p); viene stampato a video 7 Pagina 5

6 Modello di allocazione dinamica L allocazione dinamica della memoria avviene nello heap. Se lo spazio di memoria allocabile dinamicamente è esaurito viene restituito il puntatore NULL. int *pt1; // dichiarazione del puntatore ad int pt1 = malloc(sizeof(int)); // creazione dinamica // della variabile int if (pt1 == NULL) { printf("allocazione fallita\n"); exit(exit_failure); } In caso di mancanza di memoria il programma termina con l istruzione exit(exit_failure); che notifica il fallimento. Pagina 6

7 Funzione free! La funzione free permette di deallocare la memoria allocata dinamicamente. void free( void* ptr ); free dealloca lo spazio puntato da ptr, rendendolo disponibile per usi futuri. Nota: ptr deve essere stato usato in una chiamata precedente a malloc() E definita nella standard library (<stdlib.h>) Pagina 7

8 Esempio free! #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int *p; double *d; p = malloc(sizeof(int)); *p = 7; printf("%d", *p); free(p); d = malloc(sizeof(double)); *d = 7; printf(" %f", *d); free(d); } Pagina 8

9 Tempo di vita delle variabili allocate dinamicamente (1/2) Per le variabili allocate dinamicamente il tempo di vita corrisponde al periodo che va Ø dal momento in cui la variabile viene allocata Ø al momento in cui la variabile viene deallocata. Il tempo di vita di una variabile allocata dinamicamente è definito solo al momento dell'esecuzione del programma. Pagina 9

10 Tempo di vita delle variabili allocate dinamicamente (2/2) Se una variabile allocata dinamicamente non è deallocata esplicitamente, il suo tempo di vita si prolunga fino alla terminazione del programma. Può verificarsi il caso in cui una zona di memoria allocata non sia più accessibile, in quanto non ci sono variabili che la riferiscono. Tale zona di memoria rimarrà inutilmente occupata per tutta la durata del programma. Memory Leak! Pagina 10

11 Esempio: tempo di vita variabili dinamiche int* creaint(int a) { int* temp = malloc(sizeof(int)); *temp = a; return temp; } int main() { int* pt2 = creaint(5); printf("*pt2 = %d\n", *pt2); } Pagina 11

12 Esecuzione: tempo di vita variabili dinamiche Il programma precedente stampa *pt2 = 5 poiché la variabile allocata dalla funzione creaint viene restituita al programma principale e rimane accessibile anche al termine della esecuzione della funzione. Le variabili create dinamicamente non rispettano le regole di campo di azione. Pagina 12

13 Esempio: esaurimento della memoria int *temp, k; for (k = 1; 1 ; k++) { printf("k = %d\n", k); temp = malloc(sizeof(int)); } L'esecuzione comporta una richiesta infinita di memoria (si noti che la condizione del ciclo è sempre verificata). Pagina 13

14 Esecuzione: esaurimento della memoria L esecuzione produrrà una richiesta infinita di memoria che in C comporta (dopo un numero di cicli piuttosto alto) l interruzione dell esecuzione con un messaggio simile al seguente: dynamic(1320) malloc: *** mmap(size= ) failed (error code=12) *** error: can t allocate region Pagina 14

15 Problemi di deallocazione della memoria int *pt1; pt1 = malloc(sizeof(int)); // allocazione della variabile *pt1 = 1; printf("*pt1 = %d\n", *pt1); // uso della variabile free(pt1); // la locazione di memoria rimane accessibile dopo free!!! printf("after free\n"); printf("*pt1 = %d\n", *pt1); // la stessa locazione di memoria potrebbe essere ri-allocata!!! int *pt2 = malloc(sizeof(int)); printf("after malloc\n"); printf("*pt2 = %d\n", *pt2); Pagina 15

16 Discussione: problemi di deallocazione della memoria In questo caso, può verificarsi che la memoria rimanga accessibile anche dopo il rilascio ed addirittura che il suo contenuto sia ancora immutato (anche se non è garantito). In aggiunta, la riallocazione immediata potrebbe riallocare la variabile nella stessa posizione della memoria e quindi con lo stesso valore (anche questo non è garantito). In ogni caso, entrambe le situazioni sopra delineate sono da evitare accuratamente, in quanto fonti di errori e di comportamenti instabili del programma. Pagina 16

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