prof. Fabrizio Camuso – www.camuso.it versione 1.0 Gennaio 2012
Puntatori e gestione dinamica della RAM
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Limiti della allocazione statica (array)
1 - SPAZIO ALLOCATO FISSO
(gestione non ottimale RAM)
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Limiti della allocazione statica della RAM
(array)1 - GESTIONE NON OTTIMALE DELLA RAM
Per alcuni programmi la quantità di RAM effettivamente utilizzata è MOLTO variabile
Autocad, Word, PhotoShop, Excel …
Usando gli array il programmatore non avrebbe altra possibilità che stare ‘largo’:
dimensionarli pensando al caso peggiore (massima richiesta RAM)
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1 – GESTIONE NON OTTIMALE DELLA RAM
Ma questo in ambienti multitask o multiutente significherebbe allocare molta più ram
di quella necessaria
=
Minor numero di programmi che il sistema sarebbe in grado di gestire in contemporanea
Limiti della allocazione statica della RAM
(array)
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1 – GESTIONE NON OTTIMALE DELLA RAM
Soluzione
Un meccanismo per allocare in un certo istante esattamente la quantità di memoria che serve e per
restituirla al sistema quando non serve più
=
puntatori + malloc() + sizeof() + free()
Limiti della allocazione statica della RAM
(array)
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malloc() – memory allocation
malloc(numero_byte_richiesti)
Chiede al s.o. uno spazio contiguo di byte
Se la richiesta viene soddisfatta viene restituito l’indirizzo di inizio del blocco ‘prenotato’ (problema: dove memorizzarlo?)
NB: se non c’è abbastanza memoria malloc() restituisce null
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malloc(1000)
1000 byteriservati!
RAM
0123…
0x19AF2
Il sistema trova spazio a partire dall’indirizzo 0x19AF2
Per scrivere e leggere in questi 1000 byte il programmatore ha bisogno di memorizzare l’indirizzo in una variabile.
int, float e double non vanno bene
Esiste il tipo apposito reference (puntatore)
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char* pChar;
pChar (o un qualsiasi altro nome di
variabile) viene in questo modo definita
come un puntatore a char.
Più correttamente dovremmo
inizializzarla: char* pChar = NULL;
1000 byteriservati!
RAM
0123…
0x19AF2
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char* pChar=NULL;
E’ molto importante che un puntatore
che al momento non sta individuando
nessun blocco di memoria abbia il
valore NULL. Consente un uso sicuro:
if (pChar) //se valido …
1000 byteriservati!
RAM
0123…
0x19AF2
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char* pChar=NULL;
Situazione prima di aver memorizzato
un indirizzo valido in pChar:
pChar
RAM
0123…
NULL
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char* pChar=NULL;
pChar = (char*) malloc (1000);
Situazione dopo aver memorizzato un
indirizzo valido in pChar:
pChar
1000 byteriservati!
RAM
0123…
0x19AF2
*pChar
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pChar = (char*) malloc(1000);
malloc() ‘non sa’ che tipo di valori
verranno memorizzati nel blocco che ha
riservato. Il valore restituito è quindi un
puntatore ‘generico’ che va bene per
qualsiasi cosa. E’ poi il programma che
deve specificare come usare il blocco: per
char? int? float? una struct?
1000 byteriservati!
RAM
0123…
0x19AF2
?
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pChar = (char*) malloc(1000);
… utilizzo della memoria …
free(pChar);
pChar = NULL;
free restituisce al s.o. il blocco di RAM
ed è molto importante marchiare il
puntatore come non più valido (NULL)
RAM
0123…
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‘A’
RAM
0123…
0x19AF2
Utilizzo della RAM allocata
Iniziamo con un caso ancora più semplice:
char* pChar = (char*) malloc(1);
lo spazio in RAM è sufficiente esattamente per un carattere
Come memorizzare ‘A’ in quello spazio?
errore classico: pChar = ‘A’;
Ci si sta dimenticando che pChar non è una variabile char ma l’indirizzo della variabile char! Un puntatore.
CORRETTO
*pChar = ‘A’
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‘A’
RAM
0123…
0x19AF2
Utilizzo della RAM allocata
*puntatore
fa passare dall’indirizzo all’area puntata dall’indirizzo
cout << “Dammi un carattere”;cin >> *pChar;cout << “Hai inserito “ << *pchar;
Insomma, basta ricordarsi nell’uso di mettere davanti sempre l’asterisco…
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Utilizzo della RAM allocata
questo rende evidente la differenza!
char* pChar = (char*) malloc(1);
*pChar = ‘A’;
cout << “Indirizzo: “ << pChar << endl;
cout << “Oggetto puntato: “ << *pChar << endl;
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Puntatori a tipi semplici (int, float ecc.)
sizeof(TIPO)
p = (int *) malloc( sizeof(int) );
*p = 123;
cout << “ - valore: “ << *p;
Allo stesso modo si procederebbe con float, double, bool.
Ma NON con string
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Puntatori a tipi semplici
sizeof(TIPO)
cout << sizeof(char) << endl;cout << sizeof(int) << endl;cout << sizeof(float) << endl;cout << sizeof(double) << endl;
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Puntatori a VETTORI
Un vettore di 1000 interi
p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) );
E poi come lo usiamo?
*p = 10; //lo accetta? cosa fa??
10pE questi ??
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Puntatori a VETTORI
Un vettore di 1000 interi
p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) );
p[0] = 10; //!! interessante !!
DUALITA’ puntatori/vettori
*p equivale a p[0]
10pE questi ??
*p oppure p[0]
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Puntatori a VETTORI
Ah, beh allora ….
p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) );
p[0] = 10; //!! interessante !!p[1] = -5;p[2] = …
Insomma: dichiarazione a parte poi si fa come al solito!! Cicli compresi.
10 -5 …
p[0] p[1] …
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Puntatori a VETTORIUltima cosa speciale da sapere: i puntatori si
possono incrementare ed il risultato è che si spostano in avanti a puntare gli elementi successivi
p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) );
*p = 10; *(p+1) = -5;*(p+2) = …
In alcune situazioni torna comodo …
10 -5 …
*p …*(p+1)
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Puntatori a VETTORISi può anche modificare in modo permanente il
valore ma bisogna stare attenti!
p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) );
*p = 10; p++;*p = -5; p++;*p = …
Abbiamo perso l’indirizzo di inizio del vettore!
10 -5 …
p???
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Puntatori a VETTORIMeglio farlo con una variabile ausiliaria:
p = (int *) malloc( 1000 * sizeof(int) );int* temp = p; //temp è una copia di p*temp = 10; temp++;*temp = -5; temp++;*temp = …
p è rimasto ‘al sicuro’
10 -5 …
p
temp++temp
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Puntatori a STRUCT
Le motivazioni addotte per i vettori di variabili semplici valgono, a maggior ragione,
per i vettori di struct.
Infatti una struct occupa più memoria di una variabile non strutturata .
La cattiva gestione che ne conseguirebbe con un uso statico è quindi potenzialmente molto maggiore.
Ma c’è un altro motivo …
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Puntatori a STRUCT
temp
Sistema Operativo(o altro modulo sw che fornisce servizi)
Applicazione1
Applicazione2
Applicazione3
Applicazione5
Applicazione4
Applicazione6
richiesta Informazioni
struct creata al momento
distrutta quando non serve più
risposta (return …)
MOLTE!!
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Puntatori a STRUCT
struct poesie { char poeta[40]; char titolo[100]; int anno; }
Importante: per creare dinamicamente le struct non possiamo usare il tipo string ma vettori di caratteri; a parte questo rimangono disponibili i soliti meccanismi di input/output con cin e cout:
cin/cout riferimento_alla_struct.poeta
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Puntatori a STRUCTstruct poesie { char poeta[40]; char titolo[100]; int anno; }
p = (poesie *) malloc( sizeof(poesie) );
tutto molto logico visto che si vuole un puntatore ad un oggetto di tipo poesie e creare spazio per un oggetto dello stesso tipo…
e l’utilizzo del puntatore ?
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Puntatori a STRUCT
struct poesie { char poeta[40]; char titolo[100]; int anno; }
p = (poesie *) malloc( sizeof(poesie) );(*p).anno = 2005;
Le parentesi in (*p) servono perchè altrimenti p. verrebbe trattato come una struct invece di un puntatore a struct. (*p) fa passare dal puntatore all’oggetto puntato, la struct; solo dopo questo passaggio si può usare il punto
però …
Dobbiamo combinare l’uso del punto tipico dell’accesso alle variabili delle strutture con l’uso dell’asterisco tipico dei puntatori:
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Puntatori a STRUCT
non solo (*p).anno = 2005;
ma anche p->anno = 2005;
I progettisti del linguaggio si sono resi conto che la doppia sintassi è veramente pesante, tenuto anche in considerazione che l’uso di puntatori a struct è diffusissimo.
Quindi … semplificazione!
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Puntatori a STRUCT
poesie* pPoesieVett = (poesie*) malloc(100 * sizeof(poesie) ); pPoe[4].anno = 2134;
o anche:(*(p+4)).anno = 1234; //pesante …
(p+4)->anno = 1234; //decisamente meglio!
-> tratta in automatico l’espressione a sinistra come un puntatore a struttura e
Per i vettori di struct creati dinamicamente invece ci sono meno problemi:
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Dai sorgenti di Doom3 …void Save( idSaveGame *savefile ) { …savefile->WriteInt( travelFlags ); … }
La funzione Save riceve un puntatore (savefile) ad un oggetto idSaveGame, una struct che rappresenta il file su cui salvare il gioco.
Con la OOP, che vedremo, una struct può anche contenere funzioni oltre che variabili.
Con savefile->WriteInt(…) si sta richiamando il comando WriteInt(…) della struct puntata dal puntatore savefile
temp
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Dal sorgente consigliato da Google
per usare Maps sui vostri siti con PHP…
function GoogleMapAPI($map_id = 'map', $app_id = 'MyMapApp') { $this->map_id = $map_id; $this->sidebar_id = 'sidebar_' . $map_id; $this->app_id = $app_id; }
Ora sapete cosa si sta facendo: $this è un puntatore ad oggetto (nella OOP si parla di classi e oggetti al posto di struct e variabili ma è lo stesso concetto) che contiene la variabile map_id.
… vuoi vedere che anche per programmare con … servono queste cose??
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Un esempio di uso di FaceBook
sui vostri siti, sempre con PHPclass manage { private $entryId;
function __construct($entryId) { $this->entryId = $entryId; }
} …
Memoria dinamica, puntatori a struct (oggetti) e OOP servono per tutte le cose più interessanti della programmazione WEB o non WEB.
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Limiti della allocazione statica (array)
2a – molto poco efficiente
per operazioni di inserimento
a b c e f g h i j k l m n o p q r s t u v z
spazio liberod
parte del vettore da spostare (shift a destra)
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v z
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Limiti della allocazione statica (array)
2b – molto poco efficiente
per operazioni di cancellazione
a b c e f g h i j k l m n o p q r s t u v z
spazio libero
parte del vettore da spostare (shift a sinistra)
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v z