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CORSO DI PROGRAMMAZIONE II Lezione 13 Uso dei puntatori prof. E. Burattini a.a. 2010-2011 - PowerPoint PPT Presentation


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CORSO DI PROGRAMMAZIONE II Lezione 13 Uso dei puntatori prof. E. Burattini a.a. 2010-2011. STACK. Stack: zona di memoria che costituisce un’area di appoggio temporaneo. Heap: zona di memoria libera di essere utilizzata sul momento. HEAP. DATI.

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CORSO DI PROGRAMMAZIONE II Lezione 13 Uso dei puntatori prof. E. Burattini a.a. 2010-2011

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Presentation Transcript


CORSO DI PROGRAMMAZIONE II

Lezione 13

Uso dei puntatori

prof. E. Burattini

a.a. 2010-2011


STACK

Stack: zona di memoria che costituisce un’area di appoggio temporaneo

Heap: zona di memoria libera di essere utilizzata sul momento

HEAP

DATI

Dati: contiene tutte le variabili e le costanti definite nel programma

CODICE

Codice: contiene il codice macchina del programma

Puntatori e function

Così come il nome di un array rappresenta l’indirizzo del suo primo elemento, il nome di una function rappresenta l’indirizzo di partenza del suo codice.

Un puntatore a function contiene l’indirizzo di memoria della function; esso può essere passato o restituito da un’altra function e può essere assegnato ad un altro puntatore a function.

Il puntatore a function è molto utile quando è necessario, nel corso di un programma, scegliere tra più function.


STACK

Stack: zona di memoria che costituisce un’area di appoggio temporaneo

Heap: zona di memoria libera di essere utilizzata sul momento

HEAP

DATI

Dati: contiene tutte le variabili e le costanti definite nel programma

CODICE

Codice: contiene il codice macchina del programma

Puntatori e function

Supponiamo di avere due function, funz1 e funz2 del tipo

int funz1(char) e int funz2(char)

ed un’altra function funz

void funz(int, int)

A seconda delle varie opportunità, ci si vuole servire di funz1 o di funz2: il primo intero int può essere il risultato della prima (funz1), il secondo di funz2 o viceversa.

Come possiamo scrivere il codice in maniera tale che la function funz possa richiamare l’una o l’altra tra funz1 o funz2?


Utilizzando i puntatori a function possiamo scrivere il prototipo di funz in questo modo:

void funz(int (*)(char), int)

il primo parametro int da assegnare alla function deve essere il risultato di una function che ha un parametro char (potrebbe essere funz1 o funz2 o qualsiasi altra function che ha le stesse caratteristiche: stessa tipologia di parametri formali e stesso tipo di valore restituito).

L’implementazione della function funz deve avere un’intestazione del tipo

void funz(int (*puntafunz)(char), int n)

mentre la function funz può essere richiamata con una delle seguenti modalità

funz(funz1, m) funz(funz2, m)


ESEMPIO

Un esempio di utilizzo dei puntatori a function concerne l’ordinamento.

Supponiamo di voler ordinare un array A di interi.

Possiamo decidere di ordinarli sia in modo crescente che decrescente.

A questo scopo supponiamo di avere due function, chiamate crescente e decrescente, che restituiscono un valore booleano.

Come organizzare il programma in modo tale da passare la function che serve allo scopo?

Il puntatore a function risolve il problema.


Di seguito è riportato il codice che permette di scegliere fra il realizzare un ordinamento crescente o decrescente dei dati contenuti in un array di interi.

Le function interessate sono:

void ordinaB (int vet[], int N, bool (*confronta)(int,int))

bool crescente(int x, int y)

bool decrescente(int x, int y)

void scambia (int &x1, int &x2)


int main () {

char ch;

int a[100], n;

cout<<" Lunghezza vettore=";

cin>>n;

LeggeVettore ( a, n, 'a');

do {

cout<<" CRESCENTE "<<endl;

ordinaB(a,n,crescente);

StampaVettore (a, n,'a');

cout<<"\n DECRESCENTE "<<endl;

ordinaB(a,n,decrescente);

StampaVettore (a, n,'a');

cout<<"\n f per terminare ";

cin>>ch;

} while (ch!='f');

return 0;

}

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include "InsertArray.h"

using namespace std;

// PROTOTIPI

void ordinaB(int[ ], int, bool(*)(int,int));

bool crescente(int, int);

bool decrescente(int, int);

void scambia (int&, int&);


// implementazione delle procedure e function

void scambia (int &x1, int &x2)

{

int s;

s=x1;

x1=x2;

x2=s;

}

void ordinaB (int vet[], int N, bool (*confronta)(int,int))

{

int j, k;

for (k=0; k<N-1; k++)

for (j=k+1; j<N; j++)

if ((confronta)(vet[k], vet[j]))

{

scambia (vet[k],vet[j]);

}

}

bool crescente(int x, int y) {

return (x>y);

}

bool decrescente(int x, int y) {

return (x<y);

}

Allegato: funzPuntatori


Esercizio

Con i puntatori a funzione scrivere una function che valuti il valore massimo contenuto in un vettore di interi, il minimo e la somma di tutti gli elementi del vettore.

Con i puntatori a funzione scrivere una function che verifichi se assegnata una matrice di interi essa è unitaria, oppure simmetrica oppure con elementi tutti non negativi.

funzMinMax.cpp

funzMatrixPunt


Variabili dinamiche

Nel caso delle variabili statiche la memoria viene allocata nel momento in cui la variabile è definita;

per esempio le variabili

int x, a[10];

impegnano la memoria nel momento stesso in cui vengono definite, mentre vengono deallocate nel momento in cui il programma termina, se la variabile è globale; se, invece, la variabile è locale (cioé definita in una function) allora viene deallocata quando termina la function.

In molti casi, però, è più comodo avere un controllo completo sulla allocazione di memoria cioè decidere quando allocare o deallocare la variabile in un qualsiasi punto del programma.


Questo è il concetto chiave di gestione dinamica della memoria.

Il C++ mette a disposizione del programmatore due istruzioni:

new che serve per allocare memoria per una certa variabile durante l’esecuzione del programma

delete che serve a deallocare memoria (libera la zona di memoria occupata dall’oggetto definito con new).


Volendo definire due variabili dinamiche, ad esempio un intero ed un array di 100 interi, si procede in questo modo:

si definiscono due puntatori ad interi, int *P1, *P2;

si usa l’operatore new per indicare che è una variabile dinamica

sia per l’intero

P1=new int

che per l’array

P2=new int [100]

Se l’operatore new fallisce, ritorna il puntatore nullo NULL: ciò indica che, per qualche ragione, non è stato possibile allocare altra memoria.


Il programma può utilizzare i puntatori P1 e P2 nei suoi calcoli; può, inoltre, deallocarli in un qualsiasi momento con l’istruzione delete:

delete P1;// cancella dalla memoria heap l’intero di cui P1 contiene l’indirizzo

delete [ ] P2; // cancella dalla memoria heap l’array di cui P2 contiene l’indirizzo-base

Vediamo l’utilizzo delle variabili dinamiche per un algoritmo di selection sort


#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include "InsertArraypunt.h"

using namespace std;

// PROTOTIPI

void SortSel(int*, const int);

void Scambia (int*, int*);// questa function usa puntatori che puntano ad interi NON ad array

// MAIN

int main() {

int N, *ap; //viene definito un puntatore ad un array

ap=new int[30]; // ap è un puntatore ad un array: è una variabile dinamica con al più 30 interi

if (ap==NULL) { //se ap è NULL allora non è possibile allocare memoria

cout<<"Non è possibile allocare memoria"<<endl;

return -1; } //il programma termina

cout<<”Numero valori da caricare in a =";

cin>>N;

LeggeVettore(ap,N,'a'); // in questa e nelle chiamate

successive si passa il puntatore ap all'array

SortSel(ap,N);

StampaVettore(ap,N,'a');

delete [ ] ap; //si libera la memoria a cui punta ap

system("pause");

}

ESEMPIO

Dal main si evince che viene creato lo spazio e caricato un array con N interi (Legge Vettore), successivamente vengono ordinati (SortSel) e stampati (StampaVettore) i dati e quindi viene liberato lo spazio di memoria


ESEMPIO

// DEFINIZIONI

void SortSel(int *vet, const int Nv) {

int minp;

for ( int i=0; i<Nv-1; i++) {

minp=i;

for ( int j=i+1; j<Nv; j++) {

if (*(vet+j) < *(vet+minp))

minp=j;

}

Scambia((vet+minp), (vet+i));

// Attenzione! La procedura Scambia richiede puntatori!!

}

}

void Scambia (int *x, int *y) {

int z;

z=*x; *x=*y; *y=z;

}

Si noti che gli elementi del vettore vengono individuati tramite i puntatori.

Allegato: SortPuntatori2


Esercizi

Assegnato un array A scrivere una funzione booleana ricorsiva che, operando con i puntatori, determini se i valori disposti nell’array sono simmetrici rispetto al centro.

Assegnato un array A scrivere una procedura ricorsiva che, operando con i puntatori, ordini l’array con l’algoritmo dell’inserction sort.


/*Assegnato un array A[10] scrivere una funzione booleana ricorsiva che,

operando con i puntatori, determini se i valori disposti nell’array sono

simmetrici rispetto al centro. */

#include <iostream>

#include <cstdlib>

#include "InsertArraypunt.h"

using namespace std;

//void StampaVettore(ap,N,'a');

bool simm(int*,int,int);

int main()

{

int *array;

int *lng;

array=new int[50];

lng= new int;

cout<<" Numero dati= ";cin>>*lng;cout<<"\n"<<endl;

for(int i=0;i<*lng;i++)

{ cout<<"A["<<i<<"]=";

cin>>array[i]; }

cout<<"\n CONTROLLO...\n"<<endl;

StampaVettore(array,*lng,'a');

if (simm(array,*lng-1,0)) cout<<"\n L'ARRAY E' SIMMETRICO\n"<<endl;

else cout<<"\n L'ARRAY NON E' SIMMETRICO\n"<<endl;

system("pause");

}

bool simm (int *array,int lng, int pos)

{ if(lng <= pos)

return true;

else

{

if(array[lng]==array[pos])

return simm (array,lng-1,pos+1);

else

return false;

}

}

arraySimmetrico


I puntatori e i record

Consideriamo il tipo

struct TPersona {

char cognome[20];

char nome[20];

Tdata nascita;

char luogo[20];

double reddito;

}

Definiamo due variabili

TPersona* puntP;

TPersona persona;

La variabile puntP non ha un nome in quanto il suo nome coincide con l’indirizzo;

Le variabili di questo tipo sono dette anonime; il loro contenuto può essere perso se non ne conosciamo più l’indirizzo.

STACK

HEAP

DATI

CODICE


Per memorizzare il contenuto cui punta puntP dobbiamo:

Usare new per allocare lo spazio nello Heap

puntP=new Tpersona

Inserire i dati

cout<<“Cognome=“;

cin>>puntP.cognome;

cout<<“Nome=“;

cin>>puntP.nome;

cout<<“Data Nascita=“;

cin>>puntP.nascita.giorno >>puntP.nascita.mese >>puntP.nascita.anno;

cout<<“Luogo Nascita=“;

cin>>puntP.luogo;

cout<<“Reddito=“;

cin>>puntP.reddito;

Una volta inseriti i dati questi si trovano nella memoria heap a cui è possibile accedere solo attraverso puntP e l’operatore “.”


Supponiamo siano assegnate due variabili

Abate

Luca

21 9 1976

Napoli

12000

Zurlo

Aldo

1 8 1966

Milano

37000

puntP1

puntP

Se poniamo puntP1=puntP si avrà

Abate

Luca

21 9 1976

Napoli

12000

puntP

La zona di memoria a cui puntava

puntP1 resta occupata ma irraggiungibile

in quanto ne abbiamo perso l’indirizzo.

puntP1

Si crea così garbage o spazzatura e non

serve a nulla porre puntP1=NULL


Passaggio dei puntatori ad una function.

Tenendo presente che il puntatore è una variabile che fornisce l’indirizzo di un’altra variabile, analizziamo alcune situazioni-tipo.

Abbiamo un programma principale contenente due puntatori ad un intero; esso richiama due procedure: nella prima la variabile intera è passata per valore, nella seconda per riferimento.

Il programma principale è lo stesso, mentre faremo variare le due procedure.


#include <iostream>

#include <cstdlib>

using namespace std;

void CallVal(int*);

void CallRif(int* &);

int main () {

int *p1, *p2;

p1=new int;

p2=new int;

*p1=5; *p2=5;

CallVal(p1);

CallRif(p2);

system("pause");

}

Di seguito si mostra il codice e l’output del programma che opera chiamate dei puntatori sia per valore che per riferimento.


int main () {

int *p1, *p2;

p1=new int;

p2=new int;

*p1=5; *p2=5;

cout<<"indirizzo p1 pre-CalVal "<<p1<<" valore "<<*p1<<endl<<endl;

CallVal(p1);

cout<<"indirizzo p1 post-CalVal "<<p1<<" valore "<<*p1<<endl<<endl;

cout<<"indirizzo p2 pre-CalRif "<<p2<<" valore "<<*p2<<endl<<endl;

CallRif(p2);

cout<<"indirizzo p2 post-CalRif "<<p2<<" valore "<<*p2<<endl<<endl;

}

void CallVal(int* xp) {

xp=new int;

*xp=7;

cout<<"indirizzo p1 in-CalVal "<<xp<<" valore "<<*xp<<endl<<endl;}

void CallRif(int* &xp) {

xp=new int;

*xp=7;

cout<<"indirizzo p2 in-CalRif "<<xp<<" valore "<<*xp<<endl<<endl;}


void CallVal(int* xp) {

xp=new int;

*xp=7;

}

// indirizzo p1 in CalVal 0x3d2508 valore 7

void CallRif(int* &xp) {

xp=new int;

*xp=7;

}

// indirizzo p2 in CalRif 0x3d2518 valore 7

int main () {

int *p1, *p2;

p1=new int;

p2=new int;

*p1=5; *p2=5;

CallVal(p1);

CallRif(p2);

}

// indirizzo p1 pre-CalVal 0x3d2490 valore 5

// indirizzo p1 post-CalVal 0x3d2490 valore 5

// indirizzo p2 pre-CalRif 0x3d24f8 valore 5

Allegato: funzDinamPuntatori 3

// indirizzo p2 post-CalRif 0x3d2518 valore 7


Nell’esempio che segue il programma va in errore perché la procedura CallRif(p2) restituisce un puntatore p2=NULL che quindi non può essere stampato come richiesto.


// NON FUNZIONA

int main () {

int *p1, *p2;

p1=new int;

p2=new int;

*p1=5; *p2=5;

cout<<"indirizzo p1 pre-CalVal "<<p1<<" valore "<<*p1<<endl<<endl;

CallVal(p1);

cout<<"indirizzo p1 post-CalVal "<<p1<<" valore "<<*p1<<endl<<endl;

cout<<"indirizzo p2 pre-CalRif "<<p2<<" valore "<<*p2<<endl<<endl;

CallRif(p2);// restituisce un errore perché in uscita p2 punta a NULL!!

cout<<"indirizzo p2 post-CalRif "<<p2<<" valore "<<*p2<<endl<<endl;

system("pause");

}

void CallVal(int* xp) {

xp=NULL; }

void CallRif(int* &xp) {

xp=NULL; }

Allegato: funzDinamPunt2


Assegnato un Array contenete dati anagrafici mostrare a video i dati ordinati per cognome, luogo di nascita e data di nascita.

struct Tpdata {

int giorno;

int mese;

int anno;

};

struct Tpersona {

char cognome[30];

char nome[20];

Tpdata nascita;

char luogo[20];

};

typedef Tpersona* Ppersona;

//Ppersona è un nuovo tipo: puntatore a Tpersona

const char Nomefile[]="persone.dat";

// PROTOTIPI

void Stampa(Ppersona[],int);

void bubble(Ppersona [] ,int,int(*)(Ppersona ,Ppersona));

int cognome(Ppersona,Ppersona);

int luogo(Ppersona,Ppersona);

int nascita(Ppersona ,Ppersona );


main () {

Tpersona persona1;

Ppersona PuntaP1[101], PuntaP2[101], PuntaP3[101];

const int Lrec=sizeof(Tpersona);

fstream filepers;

filepers.open(Nomefile,ios::in|ios::out|ios::binary|ios::ate);

int NumPers;

if (!filepers) {

filepers.open("persone.dat",ios::out|ios::binary|ios::trunc);

return 1;}

NumPers=filepers.tellg()/Lrec;

cout<<NumPers;

filepers.seekg(0,ios::beg);

for (int i=0; i<NumPers; i++) {

//leggi I dati della persona

filepers.read((char*) &persona1, Lrec);

PuntaP1[i] = new Tpersona;

// Inserisci i dati letti in PuntaP1[i]

*PuntaP1[i] = persona1;

PuntaP2[i] = PuntaP1[i];

PuntaP3[i] = PuntaP1[i];

}


cout<<" STAMPA DATI "<<endl<<endl<<endl;

cout<<" INIZIALE"<<endl;

Stampa(PuntaP1,NumPers);

cout<<"\n COGNOME"<<endl;

bubble(PuntaP1,NumPers,cognome);

Stampa(PuntaP1,NumPers);

cout<<"\n LUOGO"<<endl;

bubble(PuntaP2,NumPers,luogo);

Stampa(PuntaP2,NumPers);

cout<<"\n NASCITA"<<endl;

bubble(PuntaP3,NumPers,nascita);

Stampa(PuntaP3,NumPers);

system("pause");

return 0;

}


void bubble(Ppersona vet[],int N,int(*confronta)(Ppersona ,Ppersona))

{ int j, k;

Ppersona s;

for (k=0; k<N-1; k++)

{ for (j=N-2; j>=k; j--)

{if (confronta(vet[j], vet[j+1])>=1)

{ s=vet[j];

vet[j]=vet[j+1];

vet[j+1]=s;

} } } }

int cognome(Ppersona Px , Ppersona Py)

{ return ((strcmp(Px->cognome, Py->cognome))); }

int luogo(Ppersona Px , Ppersona Py)

{return ((strcmp(Px->luogo, Py->luogo)));}

int nascita(Ppersona Px , Ppersona Py)

{ double data1,data2;

data1=(Px->nascita.anno)*10000+(Px->nascita.mese)*100+(Px->nascita.giorno);

data2=Py->nascita.anno*10000+Py->nascita.mese*100+Py->nascita.giorno;

return (data1-data2);}


int cognome(Ppersona Px , Ppersona Py)

{ return ((strcmp(Px->cognome, Py->cognome))); }

int luogo(Ppersona Px , Ppersona Py)

{return ((strcmp(Px->luogo, Py->luogo)));}

int nascita(Ppersona Px , Ppersona Py)

{ double data1,data2;

data1=(Px->nascita.anno)*10000+(Px->nascita.mese)*100+(Px->nascita.giorno);

data2=Py->nascita.anno*10000+Py->nascita.mese*100+Py->nascita.giorno;

return (data1-data2);}

ArrayPuntRec3


ESERCIZIO

Sia K un intero positivo ed R una matrice mxn di interi. Si scriva una funzione ricorsiva che stabilisca se R contenga al suo interno una serie di almeno K elementi consecutivi allineati in uno qualsiasi dei tre versi orizzontale, verticale oppure diagonale. Utilizzare i puntatori.

Esempio per K=3

R=


ad
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