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Entendendo Valores e Ponteiros em C++: Conceitos Básicos, Notas de estudo de Informática

Centro Universitário do Distrito Federal (UDF)Informática

Neste documento, matías rodriguez explica o que são valores e ponteiros em c++, além de ponteiros para ponteiros e referências. Ele começa por definir valores como endereços de memória e explica como o computador enxerga uma variável. Em seguida, ele apresenta o conceito de ponteiros, que são endereços de memória e não valores. O autor também fornece exemplos práticos para ajudar no entendimento da sintaxe do c++. Além disso, ele aborda a questão de como modificar o valor de uma variável usando apenas um ponteiro para ela.

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 02/10/2009

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matheus-marcus-3 🇧🇷

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Entendendo valores e ponteiros em C++
Por: Matías Rodriguez ([email protected])
Este tutorial tenta responder as seguintes perguntas:
• O que são valores, ponteiros, ponteiros para ponteiros, referências, etc?
• Quando que usa '*' e '&'? Dependendo do contexto querem dizer coisas diferentes.
Valores:
Valores são o mais fácil de se entender. Ver o exemplo:
1void main()
2{
3int a=5;
4char ch='x';
5}
Para nós é facil de entender que "a" é igual ao valor 5 e "ch" é igual ao valor 'x'. Mas para
poder entender o que é um ponteiro mais adiante, esta definição de valor não é suficiente.
Temos que "baixar o nível" um pouco e ver da perspectiva do compilador e/ou
preocessador. Vocês concordam que para o compilador/processador "a" ou "ch" não faz
sentido? Para o compilador/processador "a" e "ch" são endereços de memória. Esta é a
chave de tudo! :) São "lugares" da memória, que contém, no caso de "a" um inteiro com
valor 5 e no caso de "ch" um caractere com valor 'x'. Isto é muito importante. Então, em
quanto nós (humanos) entendemos "a" é igual 5 e ch é igual ao caractere 'x', ele (o
computador) entende:
pf3
pf4
pf5

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Baixe Entendendo Valores e Ponteiros em C++: Conceitos Básicos e outras Notas de estudo em PDF para Informática, somente na Docsity!

Entendendo valores e ponteiros em C++

Por: Matías Rodriguez ([email protected])

Este tutorial tenta responder as seguintes perguntas:

  • O que são valores, ponteiros, ponteiros para ponteiros, referências, etc?
  • Quando que usa '*' e '&'? Dependendo do contexto querem dizer coisas diferentes.

Valores:

Valores são o mais fácil de se entender. Ver o exemplo:

1 void main() 2 { 3 int a=5; 4 char ch='x'; 5 }

Para nós é facil de entender que "a" é igual ao valor 5 e "ch" é igual ao valor 'x'. Mas para

poder entender o que é um ponteiro mais adiante, esta definição de valor não é suficiente.

Temos que "baixar o nível" um pouco e ver da perspectiva do compilador e/ou

preocessador. Vocês concordam que para o compilador/processador "a" ou "ch" não faz

sentido? Para o compilador/processador "a" e "ch" são endereços de memória. Esta é a

chave de tudo! :) São "lugares" da memória, que contém, no caso de "a" um inteiro com

valor 5 e no caso de "ch" um caractere com valor 'x'. Isto é muito importante. Então, em

quanto nós (humanos) entendemos "a" é igual 5 e ch é igual ao caractere 'x', ele (o

computador) entende:

Vamos entender a figura, cada linha representa um byte. A coluna da direita (verde)

representa a memória em si, e a coluna da esquerda (azul) representa o endereço de cada

byte da memória. A notação utilizada é a hexadecimal, o endereço (azul) foi escolhido

aleatoriamente, mas o fato deles serem seqüenciais, não é coincidência.

Notar que o que nós enxergamos como "a" o computador (neste exemplo) enxerga como o

endereço 0x0100 e pelo fato de "a" ser do tipo int, ele ocupa 4 bytes. O mesmo acontece

com "ch", o computador enxerga como o endereço 0x0104 e por ser do tipo char ocupa

somente um byte. Resumindo, o endereço 0x0100 ("a") da memória tem o inteiro

0x00000005 (valor 5) e o endereço 0x0104 ("ch") da memória tem 0x78 (valor ASCII

hexadecimal do caractere 'x').

Ponteiros:

Vamos ver o porquê de uma definição complexa de um valor. Ao explicar valor, vimos

como o computador enxerga uma variável: através de seu endereço na memória. Até então,

enxergar uma variável como um endereço de memória era um privilégio do computador,

nós tinhamos que nos conformar com ver somente seu valor. Mas por sorte alguêm

inventou os ponteiros! Ou seja, quando falamos ponteiro, estamos nos referindo a um

endereço de memória e não a um valor. Talvez seja interessante fazer uma analogia entre

ponteiro e link. Um ponteiro nos "leva" de uma posição da memória até outra como um link

nos leva de um site até outro. Ponteiro é basicamente isto. O resto é entender a sintaxe do

C++. Para entender a sintaxe nada melhor que exemplos práticos:

1 void main() 2 { 3 int a=5; 4 char ch='x'; 5 int* aPtr=&a; 6 }

Agora complicou! :) Como foi dito, é so uma questão de entender a sintaxe do C++. Na

quinta linha existem duas coisas importantes: A definição da variável "aPtr" (antes do '=') e

a inicialização dessa variável (depois do '='). Esta sintaxe nos diz que "aPtr" é do tipo

ponteiro para inteiro (int*) e ele recebe o endereço da variável "a" (&a). Mas o que isto

quer dizer? Isto quer dizer que "aPtr" não é um inteiro, na verdade ele aponta para um

inteiro, ou seja, seu valor na memória não é o de um inteiro e sim de um endereço e o valor

deste endereço é um inteiro. Nossa, complicou denovo! :) Já que estamos falando de

ponteiros que apontam para endereços de memória, é interessante ver isso graficamente:

1 int a=10; 2 int* aPtr=&a; 3 aPtr=11; //isto não compila

Não funciona pelos mesmos motivos mencionados acima, ou seja, tipos diferentes. O C++

possui um operador onde vc pode dizer: " Não modifique meu valor, modifique o valor da

variável apontada por mim". Talvez por falta de teclas no teclado, os arquitetos do C++

decidiram utilizar novamente a tecla '*' (asterisco) para representar este operador. Pode

parecer meio confuso no começo, mas após um certo tempo e experiência, a distinção passa

a ser natural:

1 int a=10; 2 int* aPtr=&a; 3 *aPtr=11; //jeito certo, agora o valor de "a" é 11.

Aqui vemos a analogia entre ponteiro e link funcionando, ao fazer *aPtr=11 estamos

navegando até a variável "a" e mudando seu valor. Vamos ver mais exemplos:

1 //declaro dois inteiros ("a" e "b") e dois 2 //ponteiros para inteiro ("ptr1" e "ptr2") 3 int a, b, *ptr1, *ptr2; 4 a=10; //inicializo "a". 5 b=11; //inicializo "b". 6 //"ptr1" recebe o endereço de "a". 7 ptr1=&a; 8 //"ptr2" recebe o valor de "ptr1" que é o endereço de "a". 9 //Tudo bem pois os dois ("ptr1" e "ptr2") são ponteiros para inteiro). 10 ptr2=ptr1; 11 //"ptr1" aponta para "b". Notar que "ptr2" continua apontando para "a"! 12 ptr1=&b; 13 //o valor da variável apontada por "ptr2" ("a") recebe 20. 14 //é a mesma coisa que a=20; 15 *ptr2=20; 16 //"b" recebe 21. Então *ptr1 também é igual a 21 pois "ptr1" aponta para "b". 17 b=21; 18 //Nossa! :) Isto é uma expressão burra pois é a mesma coisa que escrever a=30; 19 //de uma forma mais difícil. É so utilizar os conceitos aprendidos: 20 //"a" é um inteiro e quando fazemos: &a estamos pegando o endereço de "a". 21 //e ao fazer *(...) estamos navegando para aquele ondereço e atualizando o 22 //valor da variável com 30. 23 *(&a)=30;

Tentar acompanhar um programa como este não é fácil, mesmo com um debugger bom

podemos ficar confusos e perdidos. Chama-se nível de indireção ao número de vezes que

tenho que "navegar" para chegar na minha varável final. Na linha quinze por exemplo, o

número de indireções é um. E na linha 17 é zero (não existe indireção nenhuma). A medida

que o número de indireções aumenta, a dificuldade de entender o programa também

aumenta.

Ponteiro para Ponteiro:

O quê? isto existe? :) Sim, isto existe e só nossa imaginação pode nos deter. Exemplo, a

seguinte linha é válida:

int****** ptr=NULL;

É um ponteiro para ponteiro para ponteiro para ponteiro para ponteiro para ponteiro para

inteiro! Para chegar no "destino" final temos que fazer 6 indireções. Um programa que

utiliza uma arquitetura assim, não somente fica MUITO difícil de entender mas também

pode ficar lento.

Entender ponteiro para ponteiro requer o conhecimento adquirido até agora, ou seja, o

conhecimento de ponteiros. A diferença é que se temos uma variável que é um ponteiro

para ponteiro para inteiro, para chegar até o inteiro no final precisamos fazer dois níveis de

indireções.

Ex:

1 //criar a variável "a" e iniciá-la com o valor 2 e a variável "b" com

2 int a=2, b=3; 3 //criar um ponteiro para inteiro que recebe o endereço de "a". 4 int* ptr1=&a; 5 //criar um ponteiro para um ponteiro para inteiro e inicializá-lo com o endereço 6 //de "ptr1". Uma expressão como int** ptrPtr1=ptr1; não é valida. O motivo 7 //já foi discutido: Tipagem, ptrPtr1 é um ponteiro para ponteiro para inteiro 8 //e ptr1 é ponteiro para inteiro, ou seja, tipos diferentes. 9 int** ptrPtr1=&ptr1; 10 //agora "a" é igual a 5. Estamos fazendo duas indireções. 11 **ptrPtr1=5; 12 //agora "ptr1" aponta para "b" e não mais para "a". Notar que não 13 //referenciamos "ptr1". 14 *ptrPtr1=&b; 15 //agora "b" é igual a 6. 16 **ptrPtr1=6; 17 //Modificar "b" para 6 neste exemplo pode ser feito das seguintes 18 //outras formas: 19 //b=6; ou *ptr1=6;

Notar que mesmo que ptrPtr1 seja um ponteiro para ponteiro para inteiro (linha 14),

podemos fazer uma indireção somente e modificar aquele valor respeitando o tipo. Fazendo

a mesma coisa graficamente acompanhando a situação da memória:

14 *ptrPtr1=&b;

Na linha 14, fazendo uma indireção

somente, podemos modificar o valor do

ponteiro para inteiro "ptr1". Agora em vez

dele apontar para "a", aponta para "b".

16 **ptrPtr1=6;

Agora com duas indireções a variável

modficada é "b". O valor de "b" agora é 6.