Puntatori in C. Fondamenti di Informatica. Daniele Loiacono

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1 Puntatori in C Fondamenti di Informatica

2 Puntatori

3 Come è fatta la memoria del calcolatore?

4 Un modello concettuale della memoria q La memoria centrale di un calcolatore è una sequenza di celle numerate (da 0 fino a un valore massimo N-1) Il numero che identifica ogni cella è detto indirizzo Le dimensione delle celle diende dal tio di calcolatore (nei calcolatori recenti è 8 bit) q Anche gli indirizzi sono raresentati da una sequenza di bit La dimensione degli indirizzi diende dal sistema oerativo Oggi, si usano 32/64 bit er gli indirizzi N-1 8 bit

5 Variabili e memoria q Cosa succede quando dichiariamo una variabile in un rogramma C? q Esemio il comilatore sceglie un oortuno indirizzo di memoria er ositarla ossono essere necessarie iù celle er ositare una variabile il comilatore associa il nome della variabile all indirizzo scelto x x+1 x+2 x+3 y 8 bit var1 var2 float var1; char var2;

6 Possiamo accedere alle variabili tramite il loro indirizzo? In C è ossibile grazie ai untatori!

7 Cosa è un untatore? q Un untatore è un tio di dato che viene utilizzato in C er dichiarare una variabile che deve contenere un indirizzo di una cella di memoria. q In gergo, si dice che la variabile untatore unta alla cella di memoria, il cui indirizzo è contenuto nella variabile untatore. q Quando viene dichiarata una variabile untatore, è necessario anche secificare il tio di dato contenuto nelle celle di memoria che verranno untate dalla variabile. q La sintassi er dichiarare una variabile untatore è: tio *nome;

8 Oeratore & q Come si assegna un indirizzo di memoria di una variabile ad un untatore? float var; float *; x var var=; x+3 = &var; var x q L oeratore & ( indirizzo di ) è un oeratore unario e restituisce l indirizzo di memoria di una variabile qualunque: &variabile

9 Abbiamo svelato il mistero della scanf scanf( str ctrl,indirizzo) q La funzione scanf ha come arametri la stringa di controllo e l indirizzo delle variabile in cui deve essere memorizzato il valore letto da tastiera.

10 Dereferenziazione di un untatore q Come si accede al contenuto della cella di memoria untata dal untatore *untatore x float var1,var2; var1 float *; x+3 var1 = ; = &var1; var1 var2??? z x??? var2 z+3

11 Dereferenziazione di un untatore q Come si accede al contenuto della cella di memoria untata dal untatore *untatore x float var1,var2; var1 float *; x+3 var1 = ; = &var1; var2 = *; var1 var2 z x var2 z+3

12 Dereferenziazione di un untatore q Come si accede al contenuto della cella di memoria untata dal untatore *untatore x float var1,var2; 5.1 var1 float *; x+3 var1 = ; = &var1; var2 = *; var1 var2 5.1 z x * = 5.1; var2 z+3

13 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL;

14 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL; q Assegnamento fra untatori float a=; float *1=NULL,*2=NULL; 1 2 a

15 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL; q Assegnamento fra untatori float a=; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 1 2 a

16 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL; q Assegnamento fra untatori float a=; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 2 = 1; 1 2 a

17 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL; q Assegnamento fra untatori float a=; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 2 = 1; 1 2 a q Assegnamento con dereferenziazione float a=,b; float *1=NULL,*2=NULL; 1 2 a b???

18 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL; q Assegnamento fra untatori float a=; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 2 = 1; 1 2 a q Assegnamento con dereferenziazione float a=,b; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 1 2 a b???

19 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL; q Assegnamento fra untatori float a=; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 2 = 1; 1 2 a q Assegnamento con dereferenziazione float a=,b; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 2 = &b; 1 2 a b???

20 Oerazioni sui untatori q Inizializzazione float * = NULL; q Assegnamento fra untatori float a=; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 2 = 1; 1 2 a q Assegnamento con dereferenziazione float a=,b; float *1=NULL,*2=NULL; 1 = &a; 2 = &b; *2=*1; 1 2 a b

21 Aritmetica dei untatori q Il C consente di effettuare somme e sottrazioni sui untatori float *; x x+4 x+8 float a; =&a; x a

22 Aritmetica dei untatori q Il C consente di effettuare somme e sottrazioni sui untatori float *; float a; =&a; *(+1)=4.5; x x+4 x x a

23 Aritmetica dei untatori q Il C consente di effettuare somme e sottrazioni sui untatori float *; float a; =&a; *(+1)=4.5; =+2; x a x+4 x x+8

24 Aritmetica dei untatori q Il C consente di effettuare somme e sottrazioni sui untatori float *; x x+4 x+8 float a; =&a; *(+1)=4.5; 4.5 x+8 =+2; q Sintassi a untatore = untatore+x q Semantica incrementa/decrementa l indirizzo contenuto nel untatore di x osizioni la dimensione di ogni osizione, diende dal tio del untatore (es., 4 byte er un float, 1 byte er un char)

25 Ricordate la funzione sizeof? sizeof(<arg>) q Se <arg> è un tio di dato, ritorna la quantità di memoria (in byte) necessaria er raresentare un valore di quel tio una variabile scalare, ritorna la quantità di memoria (in byte) occuata da quella variabile un array, ritorna la quantità di memoria (in byte) occuata dall intero array

26 La funzione sizeof: esemi float f,v[5],*f; char c,*c; rintf("%lu\n",sizeof(f)); //stama 4 rintf("%lu\n",sizeof(v)); //stama 20 (5*4 byte) rintf("%lu\n",sizeof(f)); //stama 8 (64 bit) rintf("%lu\n",sizeof(*f)); //stama 4 rintf("%lu\n",sizeof(c)); //stama 1 rintf("%lu\n",sizeof(c)); //stama 8 (64 bit) rintf("%lu\n",sizeof(char)); //stama 1 rintf("%lu\n",sizeof(float)); //stama 4

27 Puntatori a struct q Sia il untatore ad un tio struct, allora: (*).camo ->camo q Esemio //sia un untatore definito come segue struct { float a;} *, var; P = &var; //le seguenti notazioni sono equivalenti (*).a = 4.5; ->a = 4.5;

28 Array e untatori

29 Gli array nella memoria centrale q Un array viene memorizzato come un blocco contiguo a artire da un indirizzo di artenza (indirizzo base) a 1.0 a[0] q Il nome della variabile array (senza secificare la osizione con []) equivale l indirizzo di artenza (del rimo elemento dell array) 2.1 a[1] 3.2 a[2] q Esemio float a[3]={1.0,2.1,3.2};

30 Usare gli array come untatori q E ossibile accedere ad un array attraverso i untatori float a[5]; for (int i=0; i<5; i++) scanf( %f,a+i); q Più in generale, se a è una variabile di tio array a[i] *(a+i) q Dimensione e offset di un array float a[5]; float * = &a[3]; rintf( dimensione a: %lu, sizeof(a)/sizeof(float)); //stama 5 rintf( osizione : %lu, -a); //stama 3

31 Ancora su array e untatori int *, a[5]; = a; q Abbiamo già visto scrivere a all interno di un istruzione, significa scrivere un indirizzo di memoria (l indirizzo base dell array a) q Tuttavia a e non sono rorio la stessa cosa: a è un valore untatore (un indirizzo) costante (non modificabile) a è ossibile assegnare un valore (un indirizzo di memoria) mentre non è ossibile farlo con a osso scrivere a al osto di in tutte le istruzioni che non modificano il valore di, ma che lo utilizzano soltanto

32 Ecco erché q non è ossibile usare l oeratore = er coiare il contenuto di un array o di una stringa float a[5],b[5]; b=a; //errore: b ed a sono solo gli indirizzi base q non si usa & er leggere una stringa: il nome della variabile è già il suo indirizzo! q non si uò usare l oeratore == er confrontare due array o due stringhe char a[20],b[20]; if(a==b) //vero se a e b hanno lo stesso indirizzo

33 Funzioni e untatori

34 Puntatori come arametri q In C, i arametri di una funzione ossono essere dei untatori. q Cosa succede? Niente di diverso dal solito void fun(float *a){ a++; } int main() { float f=,*; =&f; fun(); return 0; } &f a &f &f a &f+1 f f???

35 Puntatori come arametri (2) q Attenzione erò void fun(float *a){ *a=0; } int main() { float f=,*; =&f; fun(); return 0; } &f a &f &f a &f f f 0

36 Puntatori come arametri (2) q Ecco erché si arla (un o imroriamente) di assaggio er indirizzo e er valore: void fun(float *a){ *a=0; } int main() { float f=; fun(&f); return 0; } &f a &f &f a &f f f 0

37 Array come arametri q In C, ci sono diverse notazioni che si ossono usare er dichiarare un arametro di tio array: void f(float a[dim]); void f(float a[]); void f(float *a); q La differenza è solo estetica: tutte e tre le varianti si comortano allo stesso modo. q Quindi, assare un argomento array ad una funzione equivale a assare l indirizzo base dell array Attenzione a non modificare l array accidentalmente! Attenzione all uso di sizeof()!

38 Funzioni che ritornano un untatore q Può una funzione ritornare un untatore? int *array_vuoto(int n) { int a[n]; for (int i = 0; i < n; i++) a[i]=0; } return a; q Sintatticamente la funzione è corretta, ma cosa succede quando la funzione è conclusa?

39 Matrici e untatori

40 Matrici e untatori q In maniera simile agli array, le matrici vengono memorizzate come un blocco contiguo a artire da un indirizzo base, riga doo riga. q Il nome della variabile matrice (usato senza secificare un indice di riga e colonna con []), è l indirizzo base della matrice. q Esemio M M ß &M[0][0] a b c d e f M[0][0] M[0][1] M[0][2] M[1][0] M[1][1] M[1][2] char M[2][3]={{ a, b, c },{ d, e, f }};

41 Matrici e untatori (2) float M[5][4]; q M non è un untatore float: float * float * = M; //genera un warning q M è un untatore ad un array di 4 float: float (*)[4] float (*)[4] = M; // unta alla rima riga di M q E comunque ossibile untare ad un singolo elemento di M float * = &M[i][j]; //unta all elemento M[i][j] q Le oerazioni di aritmetica sul untatore hanno un effetto diverso a seconda di come è dichiarato il untatore float *1 = &M[0][0]; float (*2)[4] = M; 1+i è l indirizzo dell i-esimo elemento di M (letta er righe) 2+i denota l indirizzo di artenza dell i-esima riga di M 1+i equivale a &M[0][0]+i 2+i equivale a M+i

42 Matrici e untatori (3) q E ossibile accedere ad una matrice attraverso gli indirizzi float M[5][3]; for (int i=0; i<5; i++) for (int j=0; j<3; j++) scanf( %f,&m[0][0]+i*3+j); q Più in generale, se M è una matrice di r righe ed c colonne M[i][j] *(&M[0][0]+i*c+j) q Calcolare indice di riga e colonna di una float M[r][c]; //r e c costanti float * = &M[rr][cc]; // untatore ad un elemento di M int i = ( &M[0][0])/c; //calcola l indice di riga (div intera!) int j = ( &M[0][0])%c; //calcola l indice di colonna

43 Matrici e funzioni q Come er gli array, ci sono tre notazioni equivalenti er dichiarare un arametro formale di tio matrice: void f(float a[r][c]); void f(float a[][c]); void f(float (*a)[c]); q La differenza è solo estetica! Tutte e tre le varianti si comortano allo stesso modo, erché il arametro formale è un untatore ad un array di dimensione fissa. q E semre necessario secificare la seconda dimensione della matrice (numero di colonne), senza la quale l aritmetica degli indirizzi non otrebbe essere alicata correttamente.

44 Array di untatori vs untatore ad array q Un untatore ad un array è 1.1 sostanzialmente una matrice float (*)[3]; q Un array di untatori è iù flessibile e ermette di creare una matrice con righe di dimensione diverse float *[3]; [0] [1] [2]