C- Kurs 08 Zeiger. Dipl.- Inf. Jörn Hoffmann leipzig.de. Universität Leipzig Ins?tut für Informa?k Technische Informa?

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1 C- Kurs 08 Dipl.- Inf. Jörn Hoffmann leipzig.de Universität Leipzig Ins?tut für Informa?k Technische Informa?k

2 Überblick Datentyp zur Verwaltung von Adressen (auf Speicherplätze) Neben int und float drittes Grundobjekt von C Inhalt 1. int *i; 2. auf int **k = &i; 3. arithmetik int *j = i + 3; 4. und Felder i+1 ó i[i]; 5. Dynamischer Speicher malloc(), free() Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 2

3 Institut für Informatik engl. pointer Datentyp der Adressen von Speicherplätzen verwaltet Ermöglicht Manipulation von Inhalten über Speicheradressen Pointer belegt nur so Platz um eine Adresse zu speichern 32-Bit OS = 4 Byte 64-Bit OS = 8 Byte Nützlich um Speicherkopien zu vermeiden (Strukturen, etc.) Typische Verwendung 1. Nutzung u. Änderung von Variableninhalten in Unterfunktionen Veränderung sonst nicht anders möglich, denn Parameter werden bei C-Funktionsaufruf nur kopiert (Call-By-Value) 2. Dynamische Speicherallokation Bereitstellung von Speicherplatz zur Laufzeit Gegensatz zur statischen Speicherallokation zur Compilezeit Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 3

4 Einfache Semantik Typ * Variablenname; Semantik Pointer zeigt auf Speicherplatz vom angegebene Typ Pointertyp bestimmt also Interpretation beim Zugriff auf Speicherplatz Pointer verhält sich wie normale Variable z.b. nur in einem Block gültig Hinweise Speicherplatz auf den Pointer zeigt, kann irgendwo sein Speicherplatz kann unterschiedliche Lebensdauer haben Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 4

5 Einfache Beispiele Speicher // auf einen int-speicherplatz int *z; z Adresse // auf einen float-speicherplatz float *pf; verweisen nach Deklaration noch auf ungültigen Speicherbereich // auf char-speicherplatz, auch als Zeichenkette nutzbar, sobald gültiger // Speicherbereich zugewiesen wird char *c; Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 5

6 Zugriff auf Variablenadresse Syntax &Variablenname Semantik Adresse der Variablen mit angegebenem Name wird bestimmt & heißt Adressoperator (auch Referenzierungsoperator) Beispiel int i, *z; scanf( %d, &i); z Speicher Adresse z = &i; scanf( %d, z); i Wert int i; scanf( "%d", &i); Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 6

7 Zugriff auf Variablenwert Syntax *variable Semantik Wert der Variablen auf welche variable verweist wird bestimmt * heißt Dereferenzierungsoperator (Bezugoperator, Auflöseoperator) Beispiel int i, *z; z = &i; i = 7; // Wertzuweisung einer Variablen ist äquivalent zu *z = 7; // Wertzuweisung einer dereferenzierten variablen Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 7

8 Arbeiten mit n Beispiel // zeiger.c (Auszug) } // z ist auf einen int_wert int i = 1, *z; // Zugriff auf Speicheradresse und Speicherinhalt // z zeigt auf die int_variable i z = &i; // i:=1, *z:=1 // Inkrementierung von i i++; // i:=2, *z:= 2 // Zuweisung über Dereferenzierungsoperator *z = 3; // i:=3, *z:=3 Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 8

9 Arbeiten mit n Beispiel // zeiger_setzen.c // Setzten einen Variablen, falls Wertebereich gültig int noteeinlesen(int *note) { } unsigned tmp; scanf("%d", &tmp); // Fehler if (tmp > 5) return 0; // Alles ok *note = tmp; return 1; Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 9

10 auf Semantik Typ **Variablenname; Semantik verweist auf Speicherplatz eines s vom angegebene Typ Manipulation von referenzierten möglich Beispiele Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 10

11 auf Beispiele z0 Adresse int i, *z1, **z0; // Zuweisung z0 = &z1 z1 = &i; i = 7 *z1 = 7 // Äquivalent **z0 = 7 // Äquivalent z1 i Adresse Wert Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 11

12 arithmetik arithmetik auch: Pointerarithmetik, Adressarithmetik Addition (Subtraktion) von int-werten zu der im gespeicherten Adressen Wichtigstes Sprachmittel im Umgang mit dynamischen Speicher Fehleranfällig Prüfung der Grenzen unterliegt Programmierer Verzicht von Pointern in vielen Programmiersprachen (Java, Pascal) Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 12

13 arithmetik Syntax variable++ variable-- variable = variable [+ - ] intwert; variable [+ - ] = intwert; Semantik Erhöhung (bzw.verringerung) der Adresse um n-byte * intwert n-byte ist Größe des Grunddatentyps Größenermittlung mit sizeof(grunddatentyp) Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 13

14 Adressarithmetik Beispiel int i[3], *pi; pi = i; // Äquivalent zu &i[0], da Feldname Anfangsadresse pi++; // verweist auf zweites Element pi 1000 *pi i i pi++ 10 *pi Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 14

15 und Felder Feld-typen int* v[10]; // Feld von n int (*v)[10]; // auf ein Feld (mit 10 int Werten) Äquivalenten Feld und Arithmetik Schreibweise mit n zulässig Felder werden intern in umgewandelt &v[0]ó v &v[i]ó v + i v[0] ó *v v[i] ó *(v + i) Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 15

16 Speicher Speicher // zeiger_strings.c char feld[10] = Hotel ; // Feld wird mit Konstante initialisiert (Kopie) char *pstring = Hotel ; // verweist auf Konstante char *pfeld *pfeld = M ; // Okay *pstring = M ; = feld; // verweist auf Feld // Fehler Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 16

17 Dynamischer Speicher Dynamischer Speicher Von C-Bibliothek bereitgestellter Speicher zur Laufzeit Allokieren : malloc(), calloc(), realloc() Freigeben : free() Typischer Einsatz von n Probleme Speicherlecks, falls geändert wird Speicherlecks, falls keine Freigabe nach Benutzung Fehlverweise, falls auf ungültigen Speicherbereich verweist Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 17

18 Dynamischer Speicher Beispiel // zeiger_malloc.c (Erklärung) float *note; // Dynamische Allokation zur Laufzeit // Statische Speicherbereitstellung: int note[noteanzahl]; note = malloc(notenanzahl * sizeof(int)); // Freigabe free(note) // Zuweisung note[i] = 1; *(note+i) = 1; // Auswertung intvar = note[i]; intvar =*(note+i) Jörn Hoffmann C-Kurs Folie 18