Documento 89538

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Lenguajes de Programación
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Tipo Puntero
• Su valor corresponde a una dirección de memoria,
habiendo un valor especial nulo (nil) que no
apunta a nada.
• Aplicaciones:
2.5 Tipo Puntero
– ŒMétodo de gestión dinámica de memoria
(acceso a variables dinámicas de heap)
– •Método de direccionamiemto indirecto
Operaciones, problemas de uso, tipo
referencia, implementación y gestión
del heap
• No corresponde a un tipo estructurado, aun cuando
se definen en base a un operador de tipo.
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Operaciones con Punteros
Ejemplo en C
• Asignación: asigna a la variable como valor
una dirección a algún objeto de memoria.
• Desreferenciación: entrega el valor del
objeto apuntado.
7023
432
432
2145
ptr
int j, *ptr;
– Operador * en C y C++ (e.g. * ptr)
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– Operador ^ en Pascal (e.g. ptr^)
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Problema con Punteros
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Problema con Punteros
• Œ Dejar colgado (dangling)
• •Pérdida de variables dinámicas de heap
typedef tipo* ptipo;
tipo x;
ptipo
p, q;
tipo*
p= ( ptipo) malloc(sizeof(tipo));
...
q= p;
...
free(p);
...
/* puede que la variable de heap sea reasignada */
*q = x;
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ptr= (int*) malloc(sizeof(int));
*ptr = 432;
j = *ptr;
j
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p;
p= (tipo *) malloc(sizeof(tipo));
...
p= (ptipo *) malloc(sizeof(tipo));
/* se pierde la variable asignada anteriormente */
• Se pierde el acceso a la variable, convirtiéndose en
basura dado que no puede ser reasignada
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Ejemplo de Punteros en Pascal
Punteros y Estructuras en C y C++
struct nodo_t {
tipodato
info;
struct nodo_t *siguiente;
};
typedef nodo_t* enlace_t;
TYPE
enlace_t = ^nodo_t;
nodo_t
= RECORD
info
: tipo_dato;
siguiente: enlace_t
END;
VAR lista, nodo: enlace_t;
enlace_t nodo;
#ifndef C++
nodo = ( enlace_t) malloc(sizeof(nodo_t));
#elif
nodo = new nodo_t;
/* caso C++ */
#endif
(*nodo). info = dato;
BEGIN
...
new(nodo);
nodo^.info := dato;
nodo^.siguiente := lista;
lista := nodo;
/* forma más conveniente de referirse es */
nodo->siguiente = NULL;
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Punteros y Arreglos en C y C++
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#define ALLOCSIZE 1000
/* tamaño del buffer */
static char allocbuf[ALLOCSIZE];
/* el buffer */
static char* allocp = allocbuf; /* primera posición libre */
char *alloc( int n)
/ retorna puntero a “n” caracteres */
{
i f (allocbuf + ALLOCSIZE – allocp >= n) {
/*si cabe */
allocp += n;
return allocp – n;
/* antigua direccion */
} else return 0;
}
int a[10];
int *pa;
pa = &a[0];
pa = a;
/* hace lo mismo que la linea anterior */
for (int i=0; i<10; i++)
for (int i=0; i<10; i++)
for (int i=0; i<10; i++)
/* los tres for hacen lo
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Aritmética de Punteros en C y C++
• Un arreglo es en realidad una constante de
tipo puntero
printf(a[i]);
printf(*( pa+i));
printf(*( a+i));
mismo */
void afree ( char *p)
{
i f (p >= allocp && p < allocp + ALLOCSIZE)
allocp = p;
}
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Tipo Referencia en C++
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Referencias en Funciones de C++
• Un tipo referencia es una variable tipo puntero
constante que es implícitamente desreferenciada .
• Dado que es constante, debe ser inicializada en su
definición.
int valor = 3;
int &ref_valor = valor;
/* ahora valor == 100 */
• La referencia actúa como alias de una variable.
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ref_valor = 100;
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• Su uso en parámetros de funciones permite pasada
por referencia (comunicación bidireccional).
• Inicialización se produce en el momento de la
invocación.
void swap( int &a, int &b)
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
}
...
int a, b;
...
swap(a,b);
...
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void swap(int *a, int *b)
{
int tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
...
int a, b;
...
swap(&a,&b);
...
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Referencias en Java
Técnicas para evitar Dangling
• Java extiende la forma de variables de
referencia de C++, haciendo innecesario y,
por lo tanto, eliminando el uso de punteros.
• Lápida sepulcral (tombstone)
• Enfoque de Llave y Claves (locks-and-keys)
• No existe liberación explícita (e.g. Java)
– Java permite asignar un nuevo objeto a una
variable de referencia
– Todo objeto sólo se referencia con estas
variables
• En Java liberación de objetos es implícita
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Œ Método de la Lápida Sepulcral
• Método de Llave y Clave
(Tombstone)
(Locks-and-Keys)
key1 address
Heap
Tombstones
Heap
Variables
Dinámicas
key2 address
lock
data
key1 = lock
key2 ≠ lock
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Gestión del Heap
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Casos para una Celda de Heap
• Situación más simple es administrar objetos de
memoria (o celda) de un tamaño único
• Libre: no tiene referencias y está marcada libre
• Ocupada : tiene al menos una referencia y está
asignada (no está marcada como libre)
– Celdas libres se pueden enlazar con punteros en una
lista
– Asignación es simplemente tomar suficientes celdas
(contiguas) de la lista anterior
– Liberación es un proceso más complicado
(se debiera evitar dangling y basura).
• Basura: No tiene referencia y no está marcada
como libre
∴ el administrador no la puede reasignar
• Tamaño variable es lo normalmente requerido por
los lenguajes, pero es complejo de implementar
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• Dangling : tiene alguna referencia y está marcada
como libre
∴ el administrador la podría reasignar
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Métodos de Reclamo de Basura
Recolección de Basura
• Contadores de Referencia (impaciente)
void* allocate (int n)
{
if (!hay_espacio) { /* recolectar basura */
1) marcar todo los objetos del heap como basura;
2) for (todo puntero p) {
if (p alcanza objeto o en el heap)
marcar o como NO basura;
} /* for */
3) liberar todos los objetos marcados como basura
}
– Se mantiene un contador de referencia por cada celda
– Se incrementa con una nueva referencia y se
decrementa cuando se pierde una referencia
– Celda se libera tan pronto cuenta llega a cero
(cuando se convierte en basura)
• Recolección de Basura (perezoso)
if (hay_espacio) {
asignar espacio;
return puntero al objeto;
} else return NULL;
– Se acumula basura hasta que se agota la memoria
– Si se agota la memoria se identifican las celdas de
basura y se pasan a la lista de celdas libres
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}
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Evaluación de los Métodos
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Celdas de Tamaño Variable
• Contadores de referencia
– Requiere bastante memoria para mantener
contadores
– Asignaciones a punteros requiere de más
tiempo de ejecución para mantener contadores
• Recolección de basura
– Basta un bit por celda para marcar basura
– Mal desempeño cuando queda poca memoria
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• Mayor parte de los lenguajes requieren
variables de tamaño variable.
• Mantención de celdas asignadas y libres se
hace más difícil y costosa.
• Se requiere más memoria para mantener
información sobre tamaño, estado, etc.
• Se produce fragmentación de la memoria.
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