« Structures de données/Pointeurs » : différence entre les versions

Un livre de Wikilivres.
Contenu supprimé Contenu ajouté
Ligne 1 : Ligne 1 :
== Retour sur la gestion des variables en mémoire ==

Pour aborder la notion de pointeur, il convient de revenir sur le notion de variable. Nous devons regarder de plus près ce qu'il se passe au niveau de la machine quand on déclare un variable ou qu'on l'assigne.

Faisons donc un retour sur l'[[architecture des ordinateurs]]. Les variables sont stockées dans une mémoire statique : on peut représenter cette mémoire par un tableau. Chaque ligne de ce tableau est une "case" mémoire c'est à dire une zone ou l'on peut stocker une donnée atomique (par exemple un entier). Dans la machine, toutes ces cases sont numérotées sur n bits (dépend de l'architecture de la machine en question). Ce numéro, attribué de façon unique à chaque case identifie la case : c'est l''''adresse mémoire''' de la case.

Pour la suite nous utiliserons une machine 8 bits, bien que les machines PC grand public ([[w:x86|x86]]) sont aujourd'hui (2006) des machines 32 bits, 64 bits pour les plus récentes.

Nous avons donc une mémoire dont l'adresse de chaque octet est codée sur un octet, ce qui nous fait 256 cases numérotées de 0 à 255, 00 à FF en [[w:hexadécimal|hexadécimal]] (qu'on utilisera pour numéroter les cases mémoires)

[[Image:StructDonnees_Memoires_vierge.svg]]

Que se passe-t-il quand on exécute un programme P ? Et bien le système d'exploitation qui exécute P va allouer au programme autant de place que nécessaire dans cette mémoire statique pour que toutes les variables du lexique de P puisse y être stockées. Les cases ainsi réservées seront représentées sur fond gris.

=== Exemple ===

Avec le programme suivant : il s'agit de l'algorithme [[Algorithmique impérative/Inversion de deux variables|inversion de deux variables]] étudié en [[algorithmique impérative]]) :

Algorithme inversion_calcul
Variables
a : entier
b : entier
...

Voici à quoi ressemble notre mémoire statique si notre machine code les entiers sur un octet (une case mémoire). Schéma de la mémoire avec deux cases <code>a</code> et <code>b</code> réservées :

[[Image:StructDonnees_Memoires_inversion_calcul.svg]]

À chaque assignation d'une variable, on affecte le contenu de la case mémoire dont l'adresse est contenu dans la variable. L'identifiant de la variable est en fait une abstraction, derrière l'identifiant d'une variable se cache l'adresse mémoire de son contenu.

== La mémoire dynamique ==
== La mémoire dynamique ==



Version du 13 mai 2012 à 19:51

La mémoire dynamique

En plus d'allouer à chaque programme une mémoire statique, le système d'exploitation alloue au programme P une mémoire dynamique. Dans notre exemple avec l'inversion de deux variables notre programme n'utilise que la mémoire statique. Nous aurions pu omettre de représenter sur nos schémas cette mémoire.

La mémoire dynamique a les mêmes caractéristiques que le mémoire statique telle que décrite précédemment. Les cases sont numérotées (nous supposerons là encore sur 8 bits : de 00 à FF)

Nous allons apprendre comment utiliser cette mémoire dynamique. Et ce, avec cet outil que sont les pointeurs.

Les pointeurs typés

Le pointeur est un nouveau type au même titres que les entiers, les caractères, chaînes de caractères, booléens et autres abordés en algorithmique impérative.

Il convient cependant de distinguer les pointeurs typés des pointeurs non-typés (également appelés génériques). Nous allons d'abord nous pencher sur les premiers et réserver les seconds pour plus tard.

Un pointeur typé indique le type de la donnée qu'il pointe. Il y a donc des pointeurs vers des entiers, des pointeurs vers des caractères, etc. Il convient d'affecter à des variables de types pointeur vers T uniquement des expressions de types pointeur vers T (tout comme on doit assigner à une variable de type entier une expression entière).

Spécification

On déclare un pointeur vers T (T : un type) comme suit :

Lexique
  identifiant_du_pointeur : ^T

On accède à la valeur pointée comme suit :

 identifiant_du_pointeur^

Cette expression est donc du type pointé : T

Ecrire(identifiant_du_pointeur) afficherait l'adresse mémoire ou est stockée la donné pointée (souvent en sous la forme hexadécimale) : dans notre cours ce n'est d'aucune utilité.

Utilisation

Exemple avec des entiers

Remarque : encore une fois ce programme n'est d'aucune utilité. On pourrait en faire un équivalent sans utiliser de pointeurs. Le but est d'expliquer les mécanismes décrits précédemment.

Algorithme Exemple
Lexique
  a : entier
  b : entier
  p1 : ^entier
  p2 : ^entier
Début
  a:=1
  new(p1) (* on réserve de l'espace pour stocker un entier *)
  p1^:=a (* stocke 1 dans la zone mémoire pointée par p1 *)
  ecrire(p1^) (* affiche 1 *)
  a:=2
  ecrire(p1^) (* affiche 1 *)
  p2:=p1 (* p2 va pointer la zone mémoire pointée par p1 *)
  ecrire(p2^) (* affiche 1 *)
  p2^:=3 (* on place 3 dans la zone mémoire pointée par p2 *)
  ecrire(p1^) (* affiche 3 *)
  delete(p1) (* on libère la zone pointée par p1 et donc la zone pointée par p2 *)
  
  (* a se stade : plus aucune zone mémoire n'est réservée dans la mémoire dynamique *)
  
  new(p1)
  new(p2)
  p1^:=4
  p2^:=p1^+1
  ecrire(p2^) (* affiche 5 *)
  
  (* il est d'usage de libérer au maximum la mémoire dynamique : *)
  delete(p1)
  delete(p2)
Fin

Les effets de bord

Que se passe-t-il ?

Algorithme bogue
Lexique
  p : pointeur
  p_entier : ^entier
  p_caractere : ^caractere
début
  new(p_entier)
  p_entier^:=2645
  p:=p_entier
  p_caractere:=p (* pas de problème : on assigne une adresse mémoire à un pointeur (typé) *)
  (* Jusqu'ici aucun problème nous n'avons fait que des opérations permises *)
  ecrire(p_caractere^) (* ???? *)
fin