Curso completo de programación con lenguaje C

7 - Punteros y memoria

Entramos en una de las lecciones que más gente suele asustar, y es que los punteros es algo "muy de C" que no está presente en muchos otros lenguajes de alto nivel, como Java. El uso de punteros llega a ser inevitable cuando se empiezan programas de relativa complejidad, de hecho, en alguna ocasión los hemos usado anteriormente.

reserva de memoria

Como ya se había comentado antes, cuando se crea una variable lo que se está haciendo en realidad se está reservando un espacio dentro de nuestra memoria para que podamos asignar ahi valores. Una prueba de que lo único que pasa es que se reserva el lugar en la memoria es que cuando la variable es creada no se inicializa ni se "pone a 0", de hecho toma un valor residual, que es lo que hay en ese hueco de memoria en el momento de reservarse, que es un valor residual que ha dejado otro proceso.

int residuo;
fprintf(stdout, "valor residual: %d", residuo);

Aunque este proceso de reserva de memoria es prácticamente transparente al usuario, es de una importancia vital. Cuando disponemos de una variable con nombre podemos averiguar su dirección en la memoria con el operador ampersand "&".

int numero;
numero = 7;
fprintf(stdout, "numero es %d y esta en la posicion %d", numero, &numero);

Ese & os debería sonar a estas alturas, porque es el mismo que ponemos siempre en el fscanf, el tercer parámetro de la función fscanf es un puntero, y esto en el prototipo de una función se indica con el símbolo asterisco "*". Por ejemplo el prototipo de una función que recibe un entero y un puntero a entero como parámetros de entrada sería así:

void funcion1(int, int*);

Por tanto disponemos de un monton de nuevos tipos de variable que usar en nuestras funciones, int, char, float*,.... todas las variables que conocemos hasta el momento y todas las que descubráis en el futuro tienen su "versión" puntero, ya que todas ocupan memoria y puede ser útil saber dónde se encuentran.

uso de punteros

Vale, ahora sabemos como acceder al número que indica dónde se encuentra una variable en la memoria, esto para qué puede servirnos? La mayor utilidad es superar una limitación que conocíamos que tenía C: que las funciones sólo podían tener un parámetro de salida.

Como ya se explicó anteriormente, cuando se tiene una variable dentro de una función, esa variable tiene un rango local, ya que será destruida en cuanto termine la función. Si queremos modificar desde una función la misma variable que teniamos fuera de ella, la idea sería no pasar como parámetro de entrada la propia variable, sino el puntero a ella.

#include <stdio.h>
void funcion1(int );

int main(void){
   int var = 0;
   funcion1(var);
   fprintf(stdout, "%d", var )
   return 0;
}

void funcion1(int v){
    v = 1;
}

Aquí tenemos dos ejemplos que ilustran todo esto. En el primero la función es del tipo que ya conocíamos. La función recibe una variable entera, cuando la variable entra a funcion1 se crea otra variable entera llamada v, cuyo contenido es el que le hemos pasado desde el main, en este caso 'var', que era 0. Desde dentro de la función cambiamos v a 1. Hemos cambiado la variable var del main? No, solo hemos cambiado la variable local v, que justo que ahora se acaba la funcion1, queda destruida, y volvemos al main. Al imprimir ahora la variable var por pantalla el resultado es 0, aunque hemos intentado modificar su valor dentro de funcion1, lo único que hemos hecho es modificaro el valor de la variable local, que ha quedado destruida.

#include <stdio.h>
void funcion1(int* var);

int main(void){
   int var = 0;
   funcion1(&var);
   fprintf(stdout, "%d", var )
   return 0;
}

void funcion1(int* v){
    *v = 1;
}

En el segundo ejemplo en cambio, funcion1 no recibe un entero, recibe un puntero a entero (int), por lo que en el main tenemos que pasarle ese tipo de variable. var es un entero, y su dirección de memoria, es decir su puntero es &var. Ahora en funcion1 se vuelve a crear una variable local al entrar, esta vez del tipo puntero a entero int, llamada v. Si asignásemos un valor a v directamente estaríamos cambiando la posición de memoria, algo que no tiene mucho sentido, lo que queremos cambiar es su contenido, y eso se consigue con el operador * a la izquierda. El asterisco a la izquierda es el operador dual de &, mientras uno señala a la dirección de memoria de un dato, el * señala al dato que contiene cierta dirección de memoria. Puesto que dentro de la función estamos manejando un puntero, para acceder al dato interior tenemos que asignar valores a *v. Una vez terminada la función se destruye la variable local v, es decir se destruye el puntero, pero la variable real con su valor dentro sigue viva, ya que es la misma que existía en el main. Ahora al imprimir var desde main el valor es 1.

#include <stdio.h>
void division(double dividendo, double divisor, int *cociente, int *resto);

int main(void){
   int resultado1, resultado2;

   void division(8, 3, &resultado1, &resultado2);

   fprintf(stdout, "cociente: %lf, resto: ", resultado1, resultado2 );
   return 0;
}

void division(double dividendo, double divisor, int *cociente, int *resto){
    *resto = dividendo % divisor;
    *cociente = (dividendo - (*resto)) / divisor;
}

En este caso tenemos hecha una función que divide dos números, devolviendo tanto el cociente como el resto. Puesto que no es posible en C devolver más de una cosa en una función mediante la instrucción return, la única solucion posible para este problema sin usar variables globales es usar punteros. Se deja como ejercicio metal al alumno analizar el código, teniendo en todo momento controladas las variables que puede "ver" tanto la función main como la función division, teniendo especial cuidado en el uso de los asteriscos dentro de division.

Resumiendo esta introducción a los punteros:

• Cada variable tiene una dirección de memoria asociada, y la variable que contenga ese número se conoce como puntero.

• El acceso a ese número de memoria se consigue con el signo &

• Por el contrario, el acceso al contenido de una dirección de memoria se consigue con un asterisco a la izquierda

• Los punteros pueden servir para tener todos los parámetros de entrada/salida que se deseen en una función.

Deberes lección 7

Este tema ha sido muy teórico y no tiene gran aplicación práctica hasta que se de el uso de Arrays (que es lo que viene a continuación), asi que sin que sirva de precedente, en este capítulo no se me ha ocurrido ningún ejercicio, aunque no descarto que ponga algo a lo largo de la semana