Pointeurs en C

Algorithmique et Langage C

www.polytech.unice.fr/žvg/index-xidian.html

Granet Vincent - Vincent.Granet@univ-cotedazur.fr

Xi’an - Octobre 2021 - Mai 2022

Pointeurs

Les Pointeurs

Pointeurs Définiton

Pointeurs

Définition

unpointeurest uneadressequi désigne une valeur en mémoire.

l’accès à la valeur pointée se fait de façonindirecte.

125.38 p

dans les langages typés (e.g.C) le type d’un pointeur est fonction du type des valeurs pointées. On parlera, par exemple, de pointeurssur réels.

dans les langages modernes (e.g.Java), mais aussi dans les langages fonctionnels (e.g.Lisp), la notion de pointeur disparaît.

son

Pointeurs Définiton

Pointeurs en C

les bases

déclaration :T p(e.g.double p)

les pointeurs sont typés⇒compatibilitéobligatoirepour l’affectation ! Conversions

implicitepour n’importe quel pointeur avecvoid * pour les autres une conversionexpliciteest nécessaire

#define NULL ((void ) 0) //dans <stddef.h>

En C les pointeurs sonttrèsutilisés. les programmes sont : plus compacts

plus efficaces

mais bien moins lisibles et sujets àplus d’erreurs son

Pointeurs Déclaration

Pointeurs en C

Exemples de déclarations

i n t p1, p2; / deux pointeurs sur int /

c h a r p3, p4; / un pointeur sur char, un char /

c h a r s; / un pointeur sur pointeur sur char /

i n t pi; / un pointeur sur pointeur sur pointeur sur int /

v o i d r; / pointeur sur void (générique) /

f l o a t s[10] / tableau de 10 pointeurs sur float /

f l o a t ( t)[10] / pointeur sur tableau de 10 float /

i n t ( pfunc)(v o i d); / pointeur sur fonction sans paramètre,

renvoyant un int /

i n t ( tp[5])(v o i d); / tableau de 5 pointeurs du type précédent /

son

Pointeurs Opérateurs

Pointeurs en C

Opérations de bases

indirection (déréférencement)

&adresse de (référencement)

i = 10;

pi = &i;

j = *pi;

(*pi)++;

q = pi;

pi i j q

10

10 10

10

11 10

10 11 { int *pi, i, j, *q = NULL;

}

son

Pointeurs Opérateurs

Pointeurs en C

Arithmétique sur les pointeurs

Comparaison :

Addition/soustraction d’un entier :

pointeur+n→pointeur pointeur−n→pointeur

décalage de n sizeof(type_pointé)

Soustraction de deux pointeurs de même type

pointeur−pointeur→entier

le résultat est en terme de nombre d’objets du type des valeurs pointées son

Pointeurs Opérateurs

Pointeurs en C

0 max

∆ ∆ ∆

T *p, *q;

= sizeof(T)

p

p−1 p+1 p+2 q

q−p ^{// = 5} son

Pointeurs Opérateurs

Pointeurs en C

Exemples de déclarations

Pointeur constant. Doit être initialisé à la déclaration

i n t c o n s t pconst = &x;

Pointeur sur un objet constant. L’objet ne peut être modifié par l’intermédiaire du pointeur

c o n s t i n t pconst;

Pointeur constant sur objet constant

c o n s t i n t c o n s t pconst_to_const = &x;

//mais attention c o n s t i n t i = 1;

i n t p = &i; // faux

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Simulation transmission par référence

quand une fonction doit renvoyer plus d’un résultat

FAUX

v o i d swap(i n t a, i n t b) {

i n t aux;

aux = a; a = b; b = aux;

} ...

i n t x=2, y=3;

// échanger x et y swap(x, y);

// x=2, y=3

OK

v o i d swap(i n t a, i n t b)

{

i n t aux;

aux = a; a = b; b = aux;

} ...

i n t x=2, y=3;

// échanger x et y swap(&x, &y);

// x=3, y=2

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Pointeurs et tableaux

pointeurs et tableaux sont des notions très proches

un tableau est un pointeurconstantsur le premier élément du tableau.

t[i]⇔*(t+i)

t[i][j]⇔*(*(t+i)+j)

i n t p, t[8];

c h a r s = "hello";

p = t;

p = &t[0]; // idem /

t[2]== (t+2)== (p+2)==p[2]

s[2]== (s+2)== ("hello"+2)=="hello"[2]

/

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Différence entre pointeurs et tableaux

e l

h l o \0

e l l o \0 h

t

char p

char t[9] = "hello";

*p = "hello";

p++; // OK t++; // KO

printf("%ld %ld\n",s i z e o f p, s i z e o f t);

// 8 9

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Tableau en paramètre

Un tableau est un pointeur. Il n’y a pas de copie des éléments du tableau !

C’est l’adresse du tableau qui est tramsisepar valeur!

v o i d reset(f l o a t t[], i n t n) {

f o r (i n t i=0; i<n; i++) t[i] = 0.0;

} ...

f l o a t ftab[MAX];

reset(ftab, MAX); // OK

v o i d reset(f l o a t t, i n t n) {

f o r (i n t i=0; i<n; i++) t++ = 0.0;

} ...

f l o a t ftab[MAX];

reset(ftab, MAX); // OK

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Pointeurs et matrice

v o i d reset(d o u b l e mat[][N], i n t m, i n t n) { f o r (i n t i=0; i<m; i++)

f o r (i n t j=0; j<n; j++) mat[i][j]=0.0;

}

v o i d reset(d o u b l e mat[], i n t m, i n t n) { f o r (i n t i=0; i<m; i++)

f o r (i n t j=0; j<n; j++)

mat[i n + j]=0.0; // idem mat[i][j]=0.0 ; }

v o i d reset(d o u b l e mat, i n t m, i n t n) { f o r (i n t i=0; i<m; i++)

f o r (i n t j=0; j<n; j++)

(mat + (i n + j)) = 0.0; // idem mat[i][j]=0.0 ; }

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Chaînes de caractères et pointeurs

une chaîne de caractères est un tableau de caractères,doncun pointeur.

strlen

/

Rôle : renvoie la longueur de la chaîne de caractères s /

i n t strlen(c o n s t c h a r s) {

c o n s t c h a r p = s;

w h i l e ( s++) / vide /;

r e t u r n (s•1)•p;

}

strcpy

/

Rôle : affecte la chaîne s2 à s1 (i.e. s1 = s2) /

c h a r strcpy(c h a r s1,c o n s t c h a r s2) {

c h a r p = s1;

w h i l e ( s1++ = s2++)/ vide /;

r e t u r n p;

}

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Paramètres programmes

le support d’exécution peut transmettre à la fonctionmaindeux (ou trois) paramètres au démarrage du programme pour accéder aux paramètres du programmes

argcest le nombre de paramètres programme etargvcontient tous les paramètres

i n t main(i n t argc, c h a r argv[])

{ .... }

% myprog -opt 125 le

m y p r o g\0 pt \0

− o 2 \0 1 5 f i l e^\0 argv[0]

argv[1]

argv[2]

argv[3]

argc == 4

NULL son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

argc - argv Exemple :

./echo Bonjour à tous ! Bonjour à tous !

echo (v0)

i n t main(i n t argc, c h a r argv[])

{

f o r(i n t i=1; i<argc; i++) printf("%s%c", argv[i],

i<argc•1 ? ' ' : '\n');

r e t u r n EXIT_SUCCESS;

}

echo (v1)

i n t main(i n t argc, c h a r argv[])

{

i f (argc>1) { w h i l e (••argc > 1)

printf("%s ", ++argv);

//écrire le dernier paramètre programme

printf("%s\n", ++argv);

}

r e t u r n EXIT_SUCCESS;

}

son ^165/229

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Pointeurs et structures s t r u c t complexe {

d o u b l e preelle;

d o u b l e pimg;

} c; //c pointeur sur struct complexe

Accès à un champ

( c).preelle ( c).pimg

ou à l’aide de l’opérateur•>(plus lisible)

c•>preelle / est équivalent à / ( c).preelle

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Allocation dynamique

pour réserver de l’espace mémoire dans letas(heap)

espace libre

pile d’évaluation

zone globale tas

inty=0;

int

} x=1;

intmain(void) { voidf(int

...

}

x ) {

5 0

... 1 f(5);

FIGURE–Organisation de la mémoire son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Allocation dynamique

la bibliothèque standard libc propose plusieurs fonctions

Fonctions

# i n c l u d e <stdlib.h>

v o i d malloc(size_t size);

v o i d calloc(size_t nbelems, size_t size);

v o i d realloc(v o i d ptr, size_t new_size);

v o i d reallocarray(v o i d ptr, size_t nmemb, size_t size);

ces fonctions renvoient un pointeur sur le 1er octet de la zone allouée (ou réallouée), initialisée à 0 aveccalloc, ouNULLen cas d’erreur son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

espace libre

pile d’évaluation tas

zone globale int*p;

}

intmain(void) { voidf(void

p=malloc(sizeof(

) {

...

f();

}

*p=5

5

f int));

FIGURE–Organisation de la mémoire son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Désallocation

pour libérer de l’espace mémoire alloué dans le tas

Fonction

# i n c l u d e <stdlib.h>

v o i d free(v o i d ptr);

cette fonction libère l’espace mémoire pointé parptr, précédemment alloué parmalloc,calloc,reallocarrayorrealloc

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Exemple

Ce petit exemple met en évidence les problèmes rencontrés lorsqu’on laisse au programmeur la gestion de la désallocation de la mémoire

i n t p, q;

p = malloc(s i z e o f(i n t));

p = 15;

q = p;

printf(" q=%d\n", q); //15 free(q);

printf(" p=%d\n", p); // ? ? ? ?

15

p q

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Structures dynamiques

pour l’implémentation de structures des données (liste, arbres, ...) intérêtsvstableaux : pas de taille max, taille de la structure proportionnelle au nombre d’éléments

par exemple la listel = <15, -7, 52>pourra être représentée par la structure simplement chainée :

next

l 15 −7 52 NULL

item struct noeud

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Structures dynamiques

la structure simplement chaînée

t y p e d e f s t r u c t noeud { i n t item;

s t r u c t noeud next;

} liste;

/ Rôle : alloue un nouveau noeud /

s t r u c t noeud creerNoeud(i n t x)

{

s t r u c t noeud p =

malloc(s i z e o f(s t r u c t noeud));

p•>item = x;

p•>next = NULL;

r e t u r n p;

}

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Pointeurs et fonctions

le nom d’une fonction estun pointeur constant sur fonction

//les fonctions suivantes sont sans paramètre //une fonction renvoyant un int

i n t f(v o i d);

//une fonction renvoyant un pointeur sur int i n t f(v o i d);

//pointeur sur fonction renvoyant un int i n t ( f)(v o i d);

//tableau de pointeurs sur fonction renvoyant un int i n t ( t[])(v o i d);

/ fonction renvoyant un pointeur sur fonction renvoyant un pointeur sur int /

i n t ( f(v o i d))(v o i d);

/ tableau de pointeurs sur fonction renvoyant un pointeur sur int

/

i n t ( t[])(v o i d);

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Utilisation des pointeurs sur fonction Fonctions paramétriques

d o u b l e aire(d o u b l e a, d o u b l e b, i n t n, d o u b l e ( f)(d o u b l e)) { assert(a<=b);

d o u b l e largeurRect=(b•a)/n;

d o u b l e x=a+largeurRect/2;

d o u b l e aire = 0;

f o r (i n t i=1; i<=n; i++, x+=largeurRect)

//aire =∑ⁱ1⁻¹(xi+1−xi)×f((xi+xi+1)/2) aire += largeurRect f(x);

//aire =∑ⁿ1(xi+1−xi)×f((xi+xi+1)/2) r e t u r n aire;

}

d o u b l e f1(d o u b l e x) { r e t u r n cos(x)+x; } d o u b l e f2(d o u b l e x) { r e t u r n x; } ...

printf("aire = %f\n", aire(0,M_PI/2, 1000, f1));

printf("aire = %f\n", aire(2,3, 1000, f2));

son

Pointeurs Utilisation

Utilisation des pointeurs en C

Utilisation des pointeurs sur fonction

# d e f i n e MAX 100

e x t e r n v o i d bubble(i n t ), quicksort(i n t ), insertion(i n t );

v o i d ( sort_tab[])(i n t ) = { bubble, quicksort, insertion };

v o i d sort(i n t t, v o i d ( f)(i n t )) {

...; f(t); ...

}

i n t main(v o i d) {

i n t i=0, t[MAX];

w h i l e (i++<3) sort(t, sort_tab[i]);

r e t u r n EXIT_SUCCESS;

}

son