PDF de programación - TEMA 0: Gestión de Memoria Dinámica

TEMA 0
Gestión de
Memoria Dinámica

ESTRUCTURAS DE DATOS

1

Objetivos
 Tema preliminar para entender el uso de la herramienta
básica en la gestión de memoria dinámica: punteros



 Objetivos:

◦ Conocer el concepto de “puntero”
◦ Entender la gestión dinámica de memoria
◦ Manejar estructuras estáticas y dinámicas en memoria a través de

punteros

◦ Crear y destruir estructuras dinámicas en memoria



2

Definición del problema
 Las estructuras estáticas (por ejemplo, array) no pueden
cambiar su tamaño durante la ejecución del programa

 Cambiar la disposición de los elementos dentro de la
estructura estática es, a veces, costoso.

 Ejemplos:

◦ No se puede redimensionar un array.
◦ Colocar el último elemento al comienzo del array.

 Además, hay otros factores importantes a tener en cuenta
sobre el uso de la memoria en los procesos.

3

Definición del problema
 El espacio de memoria en un sistema está descompuesto
de forma general en 4 bloques con tamaños diversos
◦ Segmento de código: asignación automática
◦ Variables globales: asignación automática
◦ Stack o pila de memoria: asignación automática
◦ Heap o montículo de memoria: asignación manual



Stack

Heap

Global

Código

Imagen extraída de: www.sw-at.com

4

Definición del problema

◦ La memoria local a los subprogramas se gestiona en la pila de

memoria
◦ Cada proceso de un programa tiene su propia pila de memoria, por

lo que en general la pila tiene un tamaño muy limitado

◦ La memoria dinámica se gestiona en un bloque muy grande de

memoria (heap/montículo)

global

PROGRAM Memoria;
VAR
precio: real;

FUNCTION CalculoIVA(p: real): real;
BEGIN
CalculoIVA := p*0.21;
END;

BEGIN
precio := 200.25;
writeln(‘El IVA es: ’, CalculoIVA(precio));
END;

local

Stack

Heap

Global

Código

5

Imagen extraída de: www.sw-at.com

Definición del problema
 Para algunos problemas de programación no se conoce en
tiempo de diseño cuánta memoria necesitaremos ni cómo
se va a organizar



 Solución: definir y organizar esa memoria en tiempo de
ejecución
◦ Para ello, se utilizan estructuras de memoria dinámica



 La gestión de memoria dinámica se realiza a través de
variables capaces de guardar direcciones de memoria:
punteros

6

¿Qué es eso de...?
 Memoria dinámica: memoria en la que se puede reservar
espacio en tiempo de ejecución
◦ El heap es el bloque del espacio direccionable de memoria dedicado

para la memoria dinámica



 Estructuras de datos dinámicas: colección de elementos
(denominados nodos) que se crean o destruyen en tiempo
de ejecución.



 Variables Dinámicas: Posiciones de memoria reservadas en
tiempo de ejecución



7

Punteros

 Una variable puntero se puede declarar como tipo anónimo, o como
tipo definido por el usuario

VAR
pointer: ^integer;

TYPE
TPointer = ^integer;
VAR
pointer: TPointer;

Variable puntero de tipo
anónimo identificada por

pointer

Tipo TPointer definido
por el usuario para crear
variables puntero a entero

Variable declarada del

tipo anterior

8

Punteros

 Un tipo puntero se puede usar para declarar variables de ese tipo

◦ Igual que un tipo Entero se usa para declarar variables de tipo entero (que

guarda valores de ese tipo)


TYPE

TPrecio = integer;
VAR

precioPan: TPrecio;

BEGIN

precioPan := 85;

writeln(precioPan);



END.

TYPE
TPunteroEntero = ^integer;
VAR
pEntero: TPunteroEntero;

◦ Una variable puntero almacena una dirección de memoria donde guardar un

valor del “tipo base” del puntero (releer hasta estar bien seguro de
entenderlo)

9

Punteros

 Simulación en memoria



TYPE
TPrecio = integer;
TPunteroEntero = ^integer;
VAR

precioPan: TPrecio;
pEntero: TPunteroEntero;
BEGIN
precioPan := 85;
writeln(precioPan);
END.

precioPan

85

Dirección $3$12

identificada

como

precioPan

Valor (85) que

guarda

precioPan

pEntero

???

10

Operaciones con punteros

 Operador @ (Referencia)

◦ Obtención de la dirección de memoria de una variable

VAR

pEntero: ^integer;

precioPan: integer;

BEGIN

precioPan := 85;

pEntero := @precioPan;

...



 Operador ^ (Desreferencia)

◦ Acceso al valor de la variable apuntada desde el puntero

...

pEntero^ := 100;

writeln(precioPan); {imprime 100}

pEntero^ y

precioPan son

sinónimos

11

Punteros

 Simulación en memoria



TYPE
TPrecio = integer;
TPunteroEntero = ^integer;
VAR

precioPan: TPrecio;
pEntero: TPunteroEntero;
BEGIN
precioPan := 85;
pEntero := @precioPan;
writeln(precioPan);
END.

precioPan

85

Dirección $3$12

identificada

como

precioPan

Valor (85) que

guarda

precioPan

pEntero

$3$12

Si pEntero contiene el valor $3$12, y esa es la dirección de memoria de
la variable precioPan, se dice que pEntero apunta a precioPan

12

Punteros

 Simulación en memoria



TYPE
TPrecio = integer;
TPunteroEntero = ^integer;
VAR

precioPan: TPrecio;
pEntero: TPunteroEntero;
BEGIN
precioPan := 85;
pEntero := @precioPan;
pEntero^ := 100;
writeln(precioPan);

END.

precioPan

85
100

Dirección $3$12

identificada

como

precioPan

Valor (85) que

guarda

precioPan

Desde pEntero se

altera el valor de

precioPan (100)

pEntero

$3$12

Si pEntero contiene el valor $3$12, y esa es la dirección de memoria de
la variable precioPan, se dice que pEntero apunta a precioPan

13

Operador @: Ejemplo (1/3)

TYPE

tIniciales = string[3];

tRegistro = RECORD

iniciales: tIniciales;

identificacion: Integer;

END;

tPtrRegistro= ^tRegistro;

VAR

pRegistro: tPtrRegistro;

registro: tRegistro;

BEGIN

...

Reservamos en tiempo de

compilación un bloque de memoria

para un registro y otro para un

puntero (ESTÁTICOS!!)

registro

registro.iniciales:=‘ASM’;

registro.identificacion:=23455;

pRegistro

...

pRegistro := @ registro;

...

END.

14

Operador @: Ejemplo (2/3)

TYPE

tIniciales = string[3];

tRegistro = RECORD

iniciales: tIniciales;

identificacion: Integer;

END;

tPtrRegistro= ^tRegistro;

VAR

pRegistro: tPtrRegistro;

registro: tRegistro;

BEGIN

...

registro.iniciales:=‘ASM’;

registro.identificacion:=23455;

pRegistro

...

pRegistro := @ registro;

...

END.

Inicializamos el registro de la manera

habitual

registro

Char[3]

'A'

'S'

'M'

23455

15

Operador @: Ejemplo (y 3/3)

TYPE

tIniciales = string[3];

tRegistro = RECORD

iniciales: tIniciales;

identificacion: Integer;

END;

tPtrRegistro= ^tRegistro;

VAR

pRegistro: tPtrRegistro;

registro: tRegistro;

BEGIN

...

registro.iniciales:=‘ASM’;

registro.identificacion:=23455;

pRegistro

...

pRegistro := @registro;

...

END.

Apuntamos con el puntero el bloque
de memoria del registro. Tenemos
accesible la información del registro

a través del puntero.

registro

Char[3]

'A'

'S'

'M'

23455

16

Operador ^: Ejemplo (1/3)

TYPE

tIniciales = string[3];

tRegistro = RECORD

iniciales: tIniciales;

identificacion: Integer;

END;

tPtrRegistro= ^tRegistro;

VAR

pRegistro: tPtrRegistro;

reg: tRegistro;

BEGIN

...

pRegistro:=@reg;

…

pRegistro^.iniciales:=‘JJP’;

pRegistro^.identificacion:=23456;

...

END.

Reservamos en tiempo de

compilación un bloque de memoria

para un registro y otro para un

puntero (ESTÁTICOS!!)

reg

pRegistro

17

Operador ^: Ejemplo (2/3)

TYPE

tIniciales = string[3];

tRegistro = RECORD

iniciales: tIniciales;

identificacion: Integer;

END;

tPtrRegistro= ^tRegistro;

VAR

pRegistro: tPtrRegistro;

reg: tRegistro;

BEGIN

...

pRegistro:=@reg;

…

pRegistro^.iniciales:=‘JJP’;

pRegistro^.identificacion:=23456;

...

END.

Apuntamos con el puntero el bloque

de memoria del registro.

pRegistro

reg

18

Operador ^: Ejemplo (y 3/3)

TYPE

tIniciales = string[3];

tRegistro = RECORD

iniciales: tIniciales;

identificacion: Integer;

END;

tPtrRegistro= ^tRegistro;

VAR

pRegistro: tPtrRegistro;

reg: tRegistro;

BEGIN

...

pRegistro:=@reg;

…

pRegistro^.iniciales:=‘JJP’;

pRegistro^.identificacion:=23456;

...

END.

Accedemos al campo “iniciales” e
“identificacion”del dato de tipo

tRegistro y asignamos valores
(NO asignamos valores al puntero,

sino al dato al que apunta)
reg

pRegistro

Char[3]

'J'

'J'

'P'

23456

19

Operaciones con Punteros
 Operaciones permitidas:

◦ Asignación (:=)
◦ Comparación (= y <>)



 Para realizar estas operaciones los operandos han de ser
punteros a variables del mismo tipo o NIL.



 Los punteros no se pueden leer ni escribir directamente.



20

Operaciones: ejemplos (1)

TYPE

ptrACaracter = ^char;

VAR

p1,p2: ptrACaracter;

c1,c2: char;

BEGIN

c1:='a';

c2:='h';

p1:=@c1;

p2:=@c2;

...

END.

En esta situación:

p1 = p2 --> FALSE
p1 <> p2 --> TRUE

p1^ = p2^ --> FALSE

p1

p2

c1

'a'

c2

'h'

21

Operaciones: ejemplos (2)

TYPE

ptrACaracter = ^char;

VAR

p1,p2: ptrACaracter;

c1,c2: char;

BEGIN

c1:='a';

c2:='h';

p1:=@c1;

p2:=@c2;

p1:=p2;

...

END.

Asignación de punteros.

En esta situación:

p1 = p2 --> TRUE

p1 <> p2 --> FALSE
p1^ = p2^ --> TRUE

p1

p2

c1

'a'

c2

'h'

22

Operaciones: ejemplos (3)

TYPE

ptrACaracter = ^char;

VAR

p1,p2: ptrACaracter;

c1,c2: char;

BEGIN

c1:='a';

c2:='h';

p1:=@c1;

p2:=@c2;

p1^:=p2^;

...

END.

Asignación de valores

En esta situación:

p1 = p2 --> FALSE
p1 <> p2 --> TRUE
p1^ = p