Arquitetura de memória

• Nos computadores atuais a memória é organizada em palavras de tamanho fixo
• Tipicamente cada palavra tem um byte (i.e. 8-bits) \[ \begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline 0 & 1 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 1 \\ \hline \end{array} \]
• Cada palavra tem um endereço único
• O processador pode aceder a cada palavra individualmente pelo seu endereço

Arquitetura de memória

• Podemos ver os endereços de uma memória com \(n\) palavras como sendo os inteiros de \(0\) até \(n-1\)
• Exemplo: 64Kb de memória (\(=64\times 1024\) bytes)

Arquitetura de memória

• Como os tamanho de memórias são normalmente potências de 2 é conveniente usar notação hexadecimal (base 16) para os endereços
• Exemplo: os endereços de uma memória de 64Kb vão de 0x0000 até 0xffff

Variáveis

• Em C cada variável ocupa uma ou mais palavras em memória
• O endereço da variável é o endereço da primeira palavra

Exemplo

• i,j são inteiros
• Supomos que cada inteiro ocupa 2 bytes
• O endereço de i é 1000 e o de j é 1002

Operador &

• O operador & obtém o endereço de uma variável
• Podemos imprimir usando printf com formato %p:

  int main(void) {
     int i, j;
     printf("endereço i: %p\n", &i);
     printf("endereço j: %p\n", &j);
  }

Exemplo:

endereço i: 0x7ffe26476b20
endereço j: 0x7ffe26476b24

(Neste computador cada int ocupa 4 bytes.)

Apontadores

• Podemos guardar endereços em variáveis declaradas como apontadores
• Quando p é um apontador cujo valor é o endereço de i dizemos que "p aponta para i"

Declarar apontadores

• Declaramos uma variável apontador com asterisco:

   int *p;   /* `p` é um apontador para
                 valores de tipo `int` */

• Os apontadores devem ser declarados conforme o tipo de valores para que apontam; exemplos:

   char  *p;  // apontador para carateres
   double *p; // apontador para doubles
   long  *p;  // apontador para longs

Inicializar apontadores

   int *p;  // não inicializado

• Declara uma variável como apontador mas não o inicializa
• Tal como outras variáveis, é necessário inicializar apontadores antes de os usar

Inicializar apontadores (cont.)

• Podemos inicializar um apontador atribuindo-lhe o endereço de uma outra variável

   int i;
   int *p;
   ...
   p = &i;

• Atribuir &i a p faz com que p aponte para i:

Operador *

• O operador asterisco (*) dá o valor do objeto apontado
• Se p aponta para i então *p tem o mesmo valor que i

   int i, *p;
   i = 42;
   p = &i;
   printf("%d\n", *p); // imprime 42

Operador *

• Podemos também usar * no lado-esquerdo duma atribuição para modificar o objeto apontado
• Se p aponta para i, então *p é um "alias" de i
  • *p tem o mesmo valor que i
  • modificar *p é equivalente a modificar i

   int i, *p;
   p = &i;
   i = 42 
   *p = 43; 
   printf("%d\n", i); // imprime 43

Exemplo passo-a-passo

p = &i;

i = 42;

*p = 43;

Operador *

• Usar * com apontadores não inicializado resulta em comportamento indefinido
• O programa pode abortar com "Segmentation fault"

   int *p;
   printf("%d\n", *p);   /* ERRO */

   int *p;
   *p = 1;               /* ERRO */

Atribuição de apontadores

• Podemos atribuir um apontador a outro desde que sejam do mesmo tipo:

   int i;
   int *p, *q;
   p = &i;
   q = p;

• Após estas instruções p e q apontam para o mesmo objeto (a variável i)

Atribuição de apontadores

• Se p e q apontam para o mesmo objeto, podemos mudá-lo atribuido a *p ou a *q

   *p = 1;

   *q = 2;

p = &i; q = &j; i = 1;

*q = *p;

/* Trocar duas variáveis; versão errada */
void trocar(int a, int b) {
    int temp;
    temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

void trocar(int *pa, int *pb) {
   int temp;
   temp = *pa;
   *pa = *pb;
   *pb = temp;
}

   int a, b;
   ...
   trocar(&a, &b);  // trocar `a' com `b'