Dynamická alokácia

Ako spracovať ľubovoľné množstvo dát?

Potrebujeme ľubovoľné množstvo pamäte,

Ako počas behu programu ovládať množstvo dostupnej pamäte?

• Statická alokácia: Ak presne vieme koľko pamäte budeme potrebovať.
• Dynamická alokácia: Ak chceme množstvo meniť počas behu programu.

K dispozícii máme dva druhy pamäte

• kopa (heap)
• zásobník (stack)

Zásobník

• Staticky alokovaná pamäť.
• Pre lokálne premenné.

Kontext funkcie

• Pri volaní funkcie sa automaticky vyhradí pamäť pre lokálne premenné.
• Do "kontextu" sa uložia lokálne premenné.
• Keď funkcia skončí, pamäť sa uvoľní.

+---------+
| main()  |
| int pr1 |
|    +------------+
|    | funkcia1() |
|    | int pr2    |
|    | +---------------------+
|    | | funkcia2(int arg1)  |
|    | | float pr3           |
|    | +---------------------+
|    |            |
|    | +---------------------+
|    | | funkcia3(int arg1)  |
|    | | float pr3           |
|    | +---------------------+
|    |            |
|    +------------+
|        |
+--------+

Obsah statickej pamäte sa odovzdáva kopírovaním

void funkcia(int a) {
     a = 2;
}
int main(){
    int a = 1;
    funkcia(a);
}

Dynamická alokácia pamäte (na kope)

Keď dopredu nevieme koľko pamäte budeme potrebovať.

Napr. potrebujeme prečítať súbor po riadkoch

Pri statickej alokácii budeme vždy obmedzení max. veľkosťou riadku, alebo budeme veľmi plytvať.

O kopu sa stará programátor

Existuje jedna "kopa" počas celého behu programu.

Na konci ju (možno) zruší operačný systém.

Využitie kopy

• Alokuje sa na požiadanie pomocou malloc() alebo calloc().
• Uvoľňuje sa na požiadanie pomocou free().
• Je dostupná pomocou smerníka.

Malloc

Vyhradili sme si 100 bajtov pamäte a ich adresu sme uložili do premennej mojapamat.

void* mojapamat = malloc(100);

Smerník typu void* je všeobecný smerník, ktorý nehovorí na aký typ pamäte ukazuje.

Free

free(mojapamat);

Každú vyhradenú pamäť musíme explicitne uvoľniť pomocou free.

Pretypovanie

int* intpamat = (int*)mojapamat;

Zen jazyka C

• Názov poľa je adresa jeho začiatku.
• Ľubovoľná adresa môže byť začiatkom poľa.

Mám dosť pamäte?

intpamat[10] = 1;

Mám dosť pamäte?

// Mam k dispozicii 20 miest typu int
int* intpamat = malloc(sizeof(int)* 20);
intpamat[10] = 1;
free(intpamat);

Dynamicky alokovaná pamäť je dostupná iba pomocou smerníkovej premennej

Prvé miesto:

int prvahodnota = *intpamat;

Tretie miesto:

int tretiahodnota = intpamat[2];

Ako to vyzerá v pamäti?

                   +-------------------+
Pamäť na kope      | | | | | | | | | | |
                   +-------------------+
adresa:          \#10 1              \#20
                   ^
                   |
                   +---------------------------+
                                               |
Pamäť na stacku                                |
                                               |
názov premennej:   poleznakov                  |
typ premennej:      char*                      |
                   +--------------+            |
hodnota:           |     10       | -----------+
                   +--------------+
adresa:             \#100        \#108

Alokácia a inicializácia dynamickej pamäte

char* poleznakov = (char*)calloc(1,100);
poleznakov[0] = 'a';
free(poleznakov);

Zmena veľkosti alokovanej pamäte: realloc

char* poleznakov = (char*)calloc(1,100);
poleznakov[0] = 'a';
poleznakov = realloc(poleznakov,200);
poleznakov[150] = 'b';
free(poleznakov);

Statické pole

Zhrnutie

• Dynamickú pamäť vyhradzujeme a uvoľňujeme pomocou malloc a free.
• Vieme si určiť, akého bude typu.