Programski jezik C - APEGapeg.ac.me/nastava/SPR_2016_C_Pokazivaci i dinamicka memorija.pdf · Pokazivači (Pointeri) •Pojam pointera •Operatori za rad sa pointerima •Pokazivači

Pokazivači (Pointeri)

• Pojam pointera

• Operatori za rad sa pointerima

• Pokazivači na vektor i matricu

• Funkcije i pokazivači

Za kompajliranje koda koristen DEV-C++ 4.9.9.2 Compiler !!!!

Pokazivači (pointeri) POINTERI?

Pokazivači (Pointeri)*

Pokazivači obezbjeđuju indirektan pristup memoriji (putem adrese)

Pokazivač je promjenljiva koja sadrži memorijsku adresu nekog objekta

ako je u pitanju polje – tada je to adresa početnog elementa polja

ako je u pitanju funkcija – tada je to adresa početka funkcije

Ako promjenljiva p sadrži adresu objekta q, kažemo da p pokazuje na q

Primjer:

MEMORIJA

adresa

101

100

99

q 65

Deklaracija

pokazivača:

tip *ime;

Primjer:

int *pi;

char *pc,

*tekst;

100 p

* Dio slajdova od: Dražen Brđanin. Elektrotehnički fakultet Banja Luka, sa dopustenjem.


Operatori za rad sa pokazivačima

Adresni operator &

daje adresu nekog objekta u

memoriji

Ako je q neka promjenljiva tada

&q daje adresu te promjenljive

Ako želimo da pokazivač p

pokazuje na promjenljivu q

imamo p=&q

MEMORIJA

adresa

101

100

99

q 65

Operator indirekcije *

omogućava indirektan pristup

promjenljivoj koristeći pokazivač na tu

promjenljivu

Ako je s neka promjenljiva, a p

pokazivač na isti tip, tada se može pisati

s=*p .

To znači da će q dobiti vrijednost koja

se nalazi na lokaciji koju pokazuje p

MEMORIJA

adresa

101

100

99

q 65

100 p

p=&q 100 p

p=&q

65 s

s=*p


Operatori za rad sa pokazivačima Adresni operator & i operator indirekcije * su INVERZNI OPERATORI

y = *& x ili y = x

ili

int x,y,*z;

z = &x;

y = *z; y = *z = *&x = x

Primjer:

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main()

{

int x, prom=5, *pokaz;

pokaz = &prom;

x = *pokaz;

printf("prom=%d\npokaz=%d\nx=%d\n",prom, pokaz, x);

return 0;

}

prom=5

pokaz=2293568

x=5 Adresa od prom

Pokazivači (pointeri) POINTER NA POLJE?

Pokazivač na vektor (jednodimenzionalno polje)

Ime vektora (niza) predstavlja adresu početnog elementa vektora i

već je samo po sebi pokazivač (statički pokazivač)

a[2] a[0] a[1]

0 0 0 0

a[3]

0

a[4]

int a[5]={0};

int *p, *q;

p = a;

ili

p = &a[0];

q = a+3;

ili

q = &a[3];

Napomena:

a je statička promjenljiva

Nije dozvoljeno a=a+2; ili

a++;

Napomena:

p je dinamička promjenljiva

Dozvoljeno je p=p+2; ili p++;


Pokazivač na vektor (jednodimenzionalno polje)

Primjer:

#include <stdio.h>

static int x[5] = {1,2,3,4,5};

main()

{

int *p;

p = x;

printf(”%d %d %d\n”, x[0], x[1], x[2]);

printf(”%d %d %d\n”, *p, *(p+1), *(p+2) );

}

1 2 3

1 2 3


Prenos vektora u funkciju pomoću pokazivača

Pretpostavimo da imamo funkciju

int funkcija (niz, n)

int niz[], n;

{ ... }

pristup elementima u nizu

niz[indeks]

int funkcija (p, n)

int *p, n;

{ ... }

pristup pomoću pointera

*(p+indeks)

ili

Primjer:

int suma (int niz[], int

n)

{

int s=0, i;

for (i=0; i<n; i++)

s += niz[i];

return (s);

}

Primjer:

int suma (int *p, int n)

{

int s=0, i;

for (i=0; i<n; i++)

s += *(p+i);

return (s);

}


Pokazivač na matricu (dvodimenzionalno polje)

... 0 1 j ... m-1

0

1

i

n-1

mat[i][j]

mat[0][0]

int *p;

p = mat; ili

p = &mat[0][0];

*( mat + m*i + j ) ili

*( &mat[0][0] + m*i + j )

Pokazivači (pointeri) ADRESNA

ARITMETIKA?

Adresna aritmetika Neka je:

a – vektor sa elementima tipa T

v – izraz tipa T

n – cjelobrojni izraz

p, q – pokazivači na tip T (pokazuju na elemente niza a)

Tada važe sljedeća pravila:

a – pokazivač na početak niza

&a[0] – pokazivač na početak niza

*p – element niza a na koji pokazuje p

*p=v – elementu na koji pokazuje p dodjeljuje vrijednost v

++p – pokazuje na sljedeći element niza

--p – pokazuje na prethodni element niza

*++p – inkrementira p, pa pristupa tom (sljedećem) elementu

*p++ - pristupa elementu na koji pokazuje p, a zatim pokazuje

na sljedeći element

p+n - pokazuje na n-ti naredni element niza

*(p+n)=v – dodjeljuje vrijednost v n-tom narednom elementu u nizu u

odnosu na element na koji pokazuje p

q-p - određuje broj elemenata niza smještenih između adresa na

koje pokazuju q i p

Pokazivači (pointeri) ADRESNA

ARITMETIKA?

Primjer:

#include <stdio.h>

main()

{

static char c[] = {’a’,’b’,’c’,’d’};

static int i[] = { 1, 2, 3, 4};

char *pc1=&c[0], *pc2=&c[3];

int *pi1=&i[0], *pi2=&i[3];

printf(”*c=%c *i=%d\n”, *c, *i);

printf(”*pc1=%c *pi1=%d\n”, *pc1, *pi1);

printf(”*(pc1+1)=%c *(pi1+2)=%d\n”, *(pc1+1), *(pi1+2));

printf(”*++pc1=%c *++pi1=%d\n”, *++pc1, *++pi1);

printf(”*pc1++=%c *pi1++=%d\n”, *pc1++, *pi1++);


pc1-=2; pi1-=2;


printf(”pc2-pc1=%d pi2-pi1=%d\n”, pc2-pc1, pi2-pi1);

}

*c=a *i=1

*pc1=a *pi1=1

*(pc1+1)=b *(pi1+2)=3

*++pc1=b *++pi1=2

*pc1++=b *pi1++=2

*pc1=c *pi1=3

*pc1=a *pi1=1

pc2-pc1=3 pi2-pi1=3

Funkcije i pokazivači

• Poziv funkcije po vrijednosti i referenci

– Funkcija se poziva po vrijednosti ako joj se predaju argumenti osnovnog tipa (a ne adrese).

– U tom slučaju, funkcija može koristiti vrijednosti stvarnih argumenata (kopije sadržaja lokacija u memoriji) ali nema mogućnost njihove izmjene (jer su joj nepoznate adrese lokacija).

– Funkcija se može pozvati po referenci, ako je deklarisana i definisana sa argumentima pokazivačima na odgovarajuće tipove.

Funkcije i pokazivači

#include <stdio.h>

int povrsina_1(int a, int b)

{

return a*b;

}

void povrsina_2(int *p, int a, int b)

{

*p= a * b;

}

int main()

{

int a,b, po;

a=2;

b=3;

// POZIV PO VRIJEDNOSTI

printf("\npovr_1= %d",povrsina_1(a,b));

// POZIV PO REFERENCI

printf("\npovr_2= %d",povrsina_2(&po,a,b));

getchar();

getchar();

return 0;

}

Proslijedi adresu promenljive po i na toj

adresi smjesti a*b

Nema return

Funkcije i pokazivači REFERISANJE?

Prenos argumenata u funkciju referisanjem

Argumenti se u funkciju standardno prenose putem vrijednosti

Funkcija nema mogućnost da promijeni vrijednost stvarnog argumenta!!!

Da bi se omogućilo da funkcija mijenja vrijednost stvarnog argumenta:

1. Prilikom poziva funkcije treba slati adresu!

2. Formalni argument treba definisati kao pokazivač na tip!

3. U tijelu funkcije treba koristiti operator indirekcije!

REFERISANJE = PRENOS ADRESE (REFERENCE) stvarnog argumenta

Referisanje omogućava da funkcija mijenja vrijednost stvarnog argumenta!

Funkcije i pokazivači REFERISANJE?

Primjer:

#include <stdio.h>

void suma ( niz, n, s )

int *niz, n, *s;

{

int i;

*s = 0;

for (i=0; i<n; i++)

*s += *niz++ ;

}

main()

{

static int i[]={1,2,3,4};

int x;

suma (i, 4, &x);

printf(”Suma: %d”, x);

}

Suma: 10

šalje se adresa

Formalni argument je

pokazivač

Korišćenje

operatora

indirekcije

Funkcije i pokazivači GORNJI PRIMJER

BEZ POKAZIVACA?

#include <stdio.h>

int niz[]={1,2,3,4};

int suma ( int n)

{

int i, suma1=0;

for (i=0; i<n; i++)

suma1= suma1+niz[i];

return suma1;

}

int main()

{

int suma2, n;

n=4;

suma2=suma(n);

printf("Suma: %d", suma2);

getchar();

return 0;

}

Niz je sada globalna

promenljiva

Poziv po vrijednosti

Dinamička dodjela memorije • Statička i dinamička dodjela memorije

– Naredbe statičke deklaracije - na početku programa

(globalne) ili na početku određene funkcije (lokalne).

– Statička deklaracija - pod kontrolom prevodioca, unaprijed rezervisan prostor.

– Naredbe dinamičke deklaracije - bilo gdje u programu,unutar bilo koje funkcije i na bilo kom mjestu.

– Dinamička deklaracija – tokom izvršavanja programa se rezervise prostor.

Dinamička dodjela memorije...

• Statička dodjela memorije

• char x; 1 bajt

• int y; 4 bajta

• int niz_1d[100]; 400 bajtova

• double niz_2d[50][100]; 40 000 bajtova

• Na početku programa/funkcije zna se tačan broj bajtova koji će biti rezervisan za pojedine promenljive.


• Statička dodjela memorije • Nije pogodan oblik deklaracije kada se:

• zadaje i koristi mnogo manji broj podataka od predviđenog.

• Od 5000 promjenljivih ne koriste se sve.



• Nije pogodan oblik deklaracije kada se:

• formira kolekcija promenljivih koja predstavlja presjek od zadatih kolekcija promenljivih.

• Možda u presjeku nije ni 500 elemenata (1. niz).


• Statička dodjela memorije • Nije pogodan oblik deklaracije kada se: • Formira kolekcija promenljivih koja predstavlja uniju

od zadatih kolekcija promenljivih.

• Možda u uniji nije svih 1500 elemenata od oba niza


• Statička dodjela memorije • Nije pogodan oblik deklaracije kada se: • Od određenog mjesta u programu dio zadatih

podataka više ne koristi.

• Od 5000 promenljivih program dalje koristi dio.



• Nedostaci:

• Na početku programa neophodno je donijeti odluku o veličini prostora potrebnog u memoriji – za sve objekte tog programa.

• Ne može se promijeniti veličina jednom dodeljenog prostora u memoriji.

• Ne može se prostor koji više nije od koristi jednom objektu koristiti za neki drugi objekat programa.



• Koristi se:

• kod pojedinačnih promenljivih osnovnog tipa,

• kada niz bilo kog tipa ima relativno mali broj promenljivih,

• kada je kompletan niz promjenljivih potreban u svim djelovima jedne funkcije.


• Dinamička dodela (alokacija) memorije

• Koristi se:

• za uzimanje dijela memorijskog prostora rezervisanog za podatke, tokom izvršavanja programa.

• za vraćanje iskorišćenog memorijskog prostora, tokom izvršavanja programa da ne bi bilo nepotrebnog velikog trošenja memorije od početka do kraja izvršavanja jednog programa.


• Dinamička dodjela (alokacija) memorije i zone u operativnoj memoriji

operativna(radna) memorija

Permanent storage

za instrukcije programa i za

globalne statički deklarisane

promenljive

Heap

za dinamičku dodelu memorije

tokom izvršavanja programa

Stack

za poziv / povratak iz funkcija i

za lokalne statički deklarisane

promenljive


• Dinamička dodjela (alokacija) memorije u “C-u”.

• 4 funkcije iz C biblioteke <stdlib.h>

• malloc()

• calloc()

• realloc()

• free()


• malloc(), dinamička dodjela memorije za jedan blok od traženog broja bajtova (za n bajtova).

• calloc(), dinamička dodjela memorije za veći broj blokova i inicijalizacija svakog bajta u svakom bloku na 0 (za mxn bajtova, sa vrednošću 0).

• realloc(), izmena veličine prethodno dinamički dodijeljene memorije (za n2 bajtova).

• free(), Oslobađanje prethodno dinamički dodijeljene memorije (0 bajtova).


• Za funkcije malloc(), calloc() i realloc() važi:

– Ako je pomoću neke od funkcija nađen i dodijeljen odgovarajući prostor u memoriji – funkcija vraća u pokazivaču adresu dodeljenog prostora.

– Ako se pomoću neke od funkcija traži veći prostor od raspoloživog u memorijskoj heap zoni funkcija vraća NULL pokazivač.


• Deklaracija funkcije

• void *malloc( unsigned int vel);

• Traži se alokacija bloka u memoriji od vel bajtova i dobija:

– NULL ako nema dovoljno memorije ili

– adresa bloka (generički pokazivač void *)


• Primjer

int *ptr;

ptr = malloc( 100 * sizeof(int));

• Uspješno izvršena naredba rezerviše memorijski blok za 100 promenljivih tipa int i adresu ovog bloka dodeljuje pokazivaču ptr, ali ne inicijalizuje ovaj memorijski blok.



• void *calloc(unsigned int n, unsigned int vel);

• Traži se alokacija n blokova u memoriji, svaki od vel bajtova i dobija se od ove funkcije:

– NULL ako nema dovoljno memorije ili

– adresa 1. bloka (generički pokazivač void *), pri čemu je svaki bajt u svakom bloku inicijalizovan na vrijednost 0.


• Primjer

int *ptr;

ptr = calloc( 10, 100 * sizeof(int));

• Uspješno izvršena naredba rezerviše i inicijalizuje (na vrijednost 0) 10 memorijskih blokova, svaki od 100 promenljivih tipa int i adresu prvog od ovih blokova dodeljuje pokazivaču ptr.



• void *realloc(void *ptr, unsigned int vel);

• Traži se izmjena veličine dodeljenog prostora u memoriji, počev od adrese ptr, na vel bajtova, i dobija:

– NULL ako nema dovoljno memorije za izmjenu ili

– adresa prostora izmjenjene veličine (generički pokazivač void *).


• Primjer 1:

int *ptr;


.....

ptr = realloc( ptr, 500 * sizeof(int));

• Uspješno izvršena naredba mijenja veličinu dodijeljenog prostora od adrese ptr, sa 100 na 500 promenljivih tipa int i adresu ovog bloka dodeljuje pokazivaču ptr (ne mijenja se postojeći sadržaj od adrese ptr).


• Primjer 2:

int *ptr;



• Uspješno izvršena naredba mijenja veličinu dodijeljenog prostora od adrese ptr, sa 100 na 10 promenljivih tipa int i adresu ovog bloka dodeljuje pokazivaču ptr (ne mijenja se sadržaj zadržanih bajtova od adrese ptr).



• void free(void *ptr);

• Oslobađa se prostor u memoriji, počev od adrese ptr, samo ako je dinamički dodijeljen.


• Primjer:

int *ptr;


...


...

free(ptr);

• Oslobadja memoriju od adrese ptr.

Dinamička dodjela memorije... #include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

main()

{

char *bafer;

bafer = (char *)malloc( 12 ); // Umjesto char bafer[12];

if( bafer == NULL ) { printf("\nGreska alokacije"); exit(1); }

printf( "\n Kreiran bafer velicine 12 bajtova");

strcpy(bafer, "Jedan tekst");

printf("\nSadrzaj bafera: %s", bafer);

bafer =(char *)realloc( bafer, 24 ); // Umjesto char bafer[24];

if(bafer == NULL) { printf("\nGreska realokacije"); exit(1); }

printf( "\nVelicina bafera promenjena na 24 bajtova" );

printf("\nBafer jos uvek sadrzi: %s", bafer);

strcat(bafer, " Drugi tekst");

printf("\nBafer sada sadrzi: %s\n", bafer); //Ne bi bilo sa char bafer[12];

free(bafer);

getchar();

}

Documents

Programski jezik C - APEGapeg.ac.me/nastava/SPR_2016_C_Pokazivaci i dinamicka memorija.pdf · Pokazivači (Pointeri) •Pojam pointera •Operatori za rad sa pointerima •Pokazivači