I puntatori (Parte 1), Dispense di Fondamenti di informatica

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Dispense del corso di

Fondamenti di Informatica 1

Il linguaggio C - Puntatori 1

Aggiornamento del 17/10/

I puntatori

• Abbiamo visto come, nell’architettura ADE8, sia stato necessario

introdurre il concetto di accesso indiretto per consentire di lavorare con

più dati di cui era noto solo l’indirizzo iniziale.

• Per fare questo è stato necessario utilizzare il valore contenuto in una

cella come indirizzo.

• In C non sarebbe sufficiente un semplice tipo «indirizzo». Quello che

bisogna specificare è anche il tipo di dato di cui si gestisce l’indirizzo.

• In C esiste quindi il puntatore ad un tipo di dato. Ovvero avremo

puntatori a char, puntatori ad unsigned char, puntatori a short, puntatori

ad unsigned short, puntatori a int, ...

• Un puntatore quindi è il tipo di dato che rappresenta l’indirizzo di una

variabile di un tipo ben specificato.

• La dimensione in memoria di un puntatore non dipende dal tipo di dato a

cui punta, dato che tutti gli indirizzi sono uguali e dipendono

dall’architettura.

• A meno di non cambiare il default, su Visual Studio 2017 i puntatori sono

a 32 bit.

Utilizzo dei puntatori: operatore &

• Supponiamo di avere una variabile x di tipo char e voler puntare a quella

variabile con il puntatore p. Come faccio ad assegnare a p l’indirizzo di

x? Mi serve un operatore che ritorni l’indirizzo di x:

&

• L’operatore unario & restituisce l’indirizzo della variabile a cui è applicato.

Ad esempio possiamo fare:

int main(void)

char x = 3;

char *p;

p = &x;

return 0;

• In questo modo p è una variabile di tipo puntatore che contiene l’indirizzo

di x. Si dice che «p punta a x».

Utilizzo dei puntatori: operatore *

• Ok, ma a che cosa serve avere un puntatore? Come posso cioè

utilizzarlo?

• Supponiamo ad esempio di voler leggere il valore della memoria

all’indirizzo puntato da p. Come fare? Bisogna utilizzare un operatore

che, dato il puntatore, restituisca la variabile puntata :

*

• Ma come? Non abbiamo già visto che l’asterisco serve per definire una

variabile di tipo puntatore? Purtroppo sì, cioè in C l’asterisco, come visto

per le parentesi tonde, viene utilizzato in diversi modi e a seconda del

caso assume significati diversi:

• in una espressione tipo a*b, è l’operatore binario di moltiplicazione;
• in una espressione tipo a = *b, è l’operatore unario di dereferenziazione.

Ovvero, l’espressione *b è il valore della variabile all’indirizzo b.

• In una definizione tipo int *a;, è il modificatore che definisce a come

puntatore a int.

Applicazione dei puntatori

• Riprendiamo l’esempio sbagliato che abbiamo già visto in precedenza,

dove tentavamo di scrivere una funzione in grado di raddoppiare un

valore numerico:

int y = 7; void raddoppia (int x) { x = x * 2; } int main(void) { raddoppia(y); return 0; }

• Abbiamo già detto che al momento della chiamata alla funzione

raddoppia, viene creato il parametro x della funzione inizializzato al

valore di y. Quindi modificare il valore di x non ha alcun effetto sulla cella

di memoria che chiamiamo y.

• Possiamo «legare» le due variabili trasformando x in un puntatore.

 Programma errato di esempio

Applicazione dei puntatori

• La versione funzionante della funzione è la seguente: int y = 7; void raddoppia (int *x) { *x = *x * 2; } int main(void) { raddoppia(&y); return 0; }
• Non è proprio bella da leggere o da usare, ma funziona:
  • Invece che passare a raddoppia il valore di y, passo l’indirizzo;
  • Nella funzione dereferenzio (neologismo…) il parametro con l’operatore * e

quindi leggo e scrivo le celle di memoria in cui è contenuto y.

• Al termine della funzione, la variabile x viene distrutta, ma tanto le modifiche

sono state applicate direttamente a y.

• In generale, potendo, la soluzione che non utilizza puntatori è preferibile!

Applicazione dei puntatori

• Ecco cosa potrebbe pensare di scrivere un programmatore distratto: void swap(unsigned int a, unsigned int b) { unsigned int tmp = a; a = b; b = tmp; } unsigned int MCD(unsigned int m, unsigned int n) { if (m == 0 || n == 0) return 0; while (m != n) { if (m < n) swap(m, n); m - = n; } return m; }
• Ovviamente questa funzione non fa nulla!!! I valori di a e b vengono

scambiati, ma quelli di m e n rimarranno esattamente identici a prima.

• Quello che si deve fare è utilizzare i puntatori per modificare le variabili m

e n.

 Programma errato di esempio

Applicazione dei puntatori

• La versione corretta è la seguente: void swap(unsigned int *a, unsigned int *b) { unsigned int tmp = *a; *a = *b; *b = tmp; } unsigned int MCD(unsigned int m, unsigned int n) { if (m == 0 || n == 0) return 0; while (m != n) { if (m < n) swap(&m, &n); m - = n; } return m; }
• Qui, passiamo alla funzione gli indirizzi delle variabili da scambiare e

tramite questi indirizzi, modifichiamo il contenuto della memoria di quelle

variabili.

Visualizzazione grafica dell’operazione di swap

• Viene invocata la funzione swap e questo crea le nuove variabili a e b:

m 3

MCD

n 6

a?

swap

b?

void swap(unsigned int *a, unsigned int *b){

unsigned int tmp = *a;

*a = *b;

*b = tmp;

Visualizzazione grafica dell’operazione di swap

• Viene invocata la funzione swap e questo crea le nuove variabili a e b:
• Poi avviene l’inizializzazione di a e b con &m e &n:

m 3

MCD

n 6

a

swap

b

void swap(unsigned int *a, unsigned int *b){

unsigned int tmp = *a;

*a = *b;

*b = tmp;

Visualizzazione grafica dell’operazione di swap

• Viene invocata la funzione swap e questo crea le nuove variabili a e b.
• Poi avviene l’inizializzazione di a e b con &m e &n.
• Si entra nel corpo della funzione e viene creata la variabile tmp.
• tmp viene inizializzata con *a, ovvero il valore puntato da a (3):

m 3

MCD

n 6

a

swap

b

void swap(unsigned int *a, unsigned int *b){

unsigned int tmp = *a;

*a = *b;

*b = tmp;

tmp 3

Visualizzazione grafica dell’operazione di swap

• Alla cella puntata da a si assegna il valore di quella puntata da b (6):

m 6

MCD

n 6

a

swap

b

void swap(unsigned int *a, unsigned int *b){

unsigned int tmp = *a;

*a = *b;

*b = tmp;

tmp 3

Visualizzazione grafica dell’operazione di swap

• Alla cella puntata da a si assegna il valore di quella puntata da b (6).
• Alla cella puntata da b si assegna il valore contenuto in tmp (3).
• Al termine della funzione, le variabili e i parametri vengono eliminati e si

ritorna alla funzione chiamante:

m 6

MCD

n 3

swap

void swap(unsigned int *a, unsigned int *b){

unsigned int tmp = *a;

*a = *b;

*b = tmp;

Un possibile errore

• Lavorando coi puntatori, è facile confondersi e cambiare il valore del

puntatore (cioè farlo puntare da un’altra parte) invece che il valore della

cella puntata:

void swap(unsigned int *a, unsigned int *b) { unsigned int *tmp = a; a = b; b = tmp; } unsigned int MCD(unsigned int m, unsigned int n) { if (m == 0 || n == 0) return 0; while (m != n) { if (m < n) swap(&m, &n); m - = n; } return m; }

• Questa funzione sembra fare quanto richiesto, ma all’uscita, di nuovo,

nulla è cambiato.

 Programma errato di esempio