Valeria Vittorini » 2.Puntatori: Concetti Base

Tipi di Dato

Concetto di puntatore

Il tipo puntatore è introdotto da alcuni linguaggi di programmazione ad alto livello come forma di accesso al livello di astrazione della macchina sottostante.

Non tutti i linguaggi prevedono questa possibilità (ad esempio Fortran, Java).

Il “tipo” puntatore in C/C++

Non esiste un unico tipo puntatore: più precisamente esiste un insieme di tipi puntatore a seconda del tipo dell’oggetto puntato. Ad esempio:

• Tipo puntatore ad intero: l’oggetto puntato è una variabile di tipo intero;
• Tipo puntatore a carattere: l’oggetto puntato è una variabile di tipo carattere;
• Tipo puntatore a puntatore: l’oggetto puntato è una variabile di tipo puntatore;
• Tipo puntatore a funzione: l’oggetto puntato è una funzione (precisamente è un’ istruzione…);
• ….

Nella figura successiva il puntatore all’area di memoria 0011 sarà un puntatore al tipo del dato il cui valore è 100001. Per fissare le idee, se tale dato è di tipo intero la stringa di bit 1000001 sarà interpretata secondo la codifica dei numeri interi e avrà ad esempio valore 65, se invece il dato è di tipo carattere la stessa stringa verrà interpretata come carattere ad esempio il carattere A.

Puntatore a tipo di dato

Il “tipo” puntatore in C/C++

In altre parole non esiste il tipo puntatore in assoluto, ma sempre riferito ad un tipo.

Un puntatore non può contenere un indirizzo qualunque: esiste un vincolo di tipo.

La sintassi traduce tale vincolo consentendo di definire un puntatore ad un certo tipo T.

I puntatori

Il C/C++ prevede puntatori a funzione e puntatori a dati di qualsiasi natura, semplici o strutturati.

In particolare il puntatore viene utilizzato :

• per il riferimento a variabili dinamiche;
• per il riferimento a funzioni;
• per gli array, in particolare per l’elaborazione di stringhe;
• per i parametri formali di funzione, in alternativa allo scambio per riferimento;
• per il riferimento a locazioni specifiche della memoria, associate a dispositivi hardware (ad esempio per l’ingresso-uscita).

Definizione di un puntatore in C/C++

T * p;

• T è il tipo dell’oggetto puntato;
• p è il nome della variabile di tipo puntatore a T;
• A qualunque variabile di tipo puntatore e’ possibile associare il valore NULL o 0.

Esempi:

int * p=o; // ottima abitudine!
char * p;

L’operatore &

L’indirizzo della locazione di memoria di una variabile può essere ottenuto attraverso l’operatore unario & (operatore di referenza – “reference”,”address of”):

int x;
int * p;
p=&x;

l’indirizzo di x , &x, e’ assegnato alla variabile p. Si dice che “p punta a x”.

L’operatore *

L’operatore di de-referenza * (“content of”) esegue l’operazione inversa dell’operatore &: applicato ad una variabile di tipo puntatore restituisce il valore puntato

int v = *p;

in questa istruzione, e’ assegnato a v il contenuto della memoria a cui p punta (interpretato come numero intero).

Non confondere l’operatore di de-referenza con il costruttore di tipo (T *).

Esempio

Nell’esempio successivo vengono definite due variabili: una variabile di tipo intero ed una variabile intptr di tipo puntatore intero. La variabile i viene inizializzata al valore 10. La variabile puntatore intptr viene inizialmente inizializzata col valore 0 (in questo momento non punta quindi ad alcuna locazione di memoria) e poi assegnata all’indirizzo di memoria della variabile i, ottenuto applicando l’operatore & alla variabile i.

Le istruzioni successive mostrano l’effetto di tale assegnazione: è possibile visualizzare l’indirizzo di memoria della variabile i  visualizzando il valore del puntatore.

I puntatori: operazioni

Il linguaggio C++ tratta esplicitamente le espressioni di tipo puntatore; in particolare sono previsti i seguenti operatori:

• l’operatore di assegnazione tra puntatori che puntano allo stesso tipo T*;
• gli operatori unari di incremento ++ e decremento — unitari (in forma prefissa e postfissa ++p, p++, –p, p–);
• l’operatore di somma o differenza tra un puntatore ed un intero (p+i punta all’elemento che segue di i posizioni quello puntato da p).

I puntatori: operazioni

Definito un puntatore a tipo T

T * p;

il significato di un incremento (decremento) unitario è il seguente:

p=p+1 ⇒ p=p+sizeof(T);

dove sizeof(T) è un operatore che applicato al nome di un tipo restituisce il numero di byte necessario alla rappresentazione in memoria di una variabile di quel tipo.

Pertanto l’incremento è tale che p+1 punta all’area di memoria immediatamente successiva a quella impegnata dall’elemento puntato da p. Questa tecnica è particolarmente utile per i puntatori ad array.

Esempio

Nell’esempio seguente un vettore di interi viene inizializzato con valori inseriti da tastiera e attraverso un ciclo for vengono visualizzati gli indirizzi di memoria degli elementi del vettore (istruzione cout << (int)&v[i] << endl; ). Gli indirizzi degli elementi del vettore sono ottenuti  applicando ad ogni elemento l’operatore &. Si noti che  all’indirizzo  ritornato da & viene applicata una conversione di tipo, necessaria per ottenere la visualizzazione degli indirizzi in base dieci: in mancanza infatti gli indirizzi verrebbero visualizzati in base esadecimale.

Il programma prosegue mostrando l’utilizzo di un puntatore a tipo intero inizializzato all’indirizzo del primo elemento del vettore. Il puntatore viene usato per stampare il valore del primo elemento del vettore e il suo indirizzo in memoria, poi viene incrmentato di una unità: questo provoca lo spostamento del puntatore sul prossimo elemento del vettore, come mostrato dalle successive istruzioni di stampa.

Nella prossima slide viene mostrato un esempio di esecuzione.

Esempio

inserisci 5 elementi di tipo intero:
1
2
3
4
5

sono stati memorizzati ai seguenti indirizzi:
2293592
2293596
2293600
2293604
2293608

valore dell’oggetto puntato da intptr: 1
valore contenuto in intptr: 2293592
valore dell’oggetto puntato da intptr: 2
valore contenuto in intptr: 2293596

Premere un tasto per continuare . . .