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

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

2. 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.

3. 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?

4. 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)

5. 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.

6. 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)

7. 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&);

8. // 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

9. 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

10. 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.

11. 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).

12. 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.

13. 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

14. #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

15. 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

16. 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.

17. /*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

18. 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

19. 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 “.”

20. 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

21. 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.

22. #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.

23. 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; }

24. 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

25. 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.

26. // 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

27. 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 );

28. 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]; }

29. 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; }

30. 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);}

31. 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

32. 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=