Alocação Dinâmica de Memória

Estrutura de Memória de um Programa em C:

A estrutura de memória de um programa em C encontra-se organizada em vários segmentos com as seguintes designações e características:

• Text/Code Segment: Neste segmento encontra-se o código máquina do programa compilado. Este segmento deve ter acesso tipicamente só de leitura para evitar que o programa seja destruído ou acidentalmente modificado.
• Intialized Data Segment (Data Segment): Neste segmento, são guardadas todas as variáveis globais, estáticas (static), constantes, (constant) e variáveis externas(extern) inicializadas. Este segmento tem secções de acesso para escrita e leitura, e de acesso só para leitura (caso das variáveis declaradas como const).
• Uninitialized Data Segment (bss - “block started by symbol” ): Neste segmento, armazenam-se todas as variáveis globais e estáticas inicializadas a 0 ou não inicializadas.
• Stack Segment: Este segmento é utilizado para guardar todas as variáveis locais, para passar os argumentos para funções e para guardar o endereço de retorno. O Stack tem um acesso do tipo LIFO, i.e., Last In First Out.
• Heap Segment: Neste segmento, é onde se realiza a alocação dinâmica de memória.

A utilização do comando size permite determinar o espaço ocupado pelo programa ao nível dos 3 segmentos (texto, data e bss).

A gestão de memória na execução de um programa deve ser feita de forma eficiente. • Alocação Estática: A reserva de espaço de memória por definição da dimensão das variáveis durante a fase de programação designa-se por alocação estática uma vez que não é alterada durante a fase de execução.
• Alocação Dinâmica: A reserva de espaço de memória durante a execução do programa em função da execução designa-se por alocação dinâmica e requer a utilização de apontadores para a zona de memória alocada.

A alocação dinâmica permite uma gestão mais eficiente da memória uma vez que apenas se precisa de manter alocada a memória estritamente necessária e toda a restante pode ser libertada.

void *calloc(int num, int size);

A função calloc() permite alocar dinamicamente um bloco de memória de n bytes, tal como o malloc() e retorna um apontador para esse bloco. Neste caso, calloc(), a memória é inicializada a zero.

•O argumento size corresponde à dimensão em bytes de cada elemento a alocar. •O argumenton items corresponde ao número de elementos a alocar. •A função retorna um apontador para o bloco de memória ou NULL, caso não consiga alocar a memória.

void free(void *address);

A função free() permite libertar a memória previamente alocada pelas instruções malloc(), calloc() ou realloc(). A libertação de memória é fundamental para a utilização eficiente da alocação dinâmica.

void free(void *ptr);

•O argumento *ptr é o apontador para o bloco de memória previamente alocado que se pretende desalocar. Caso seja um apontador para null não é realizada qualquer operação.

NOTA Se precisarmos de utilizar um apontador para percorrer o bloco de memória: - Voltar a posicionar o apontador no início do bloco de memória; - Utilizar um apontador auxiliar.

void *malloc(int num);

A função malloc() permite alocar dinamicamente um bloco de memória de n bytes e retorna um apontador para esse bloco.

void *malloc(size_t size)

•O argumento sizecorresponde à dimensão do bloco de memória em bytes.

•A função retorna um apontador para o bloco de memóriaou NULL, caso não consiga alocar a memória.

•Dado que a função mallocretorna um apontador para voiddeve ser feita uma conversão de tipo para garantir a correctautilização do apontador para a zona de memória alocada.

void *str;

/* Initial memory allocation */
str = (char *) malloc(15);

A validação do sucesso da operação de alocação dinâmica é fundamental para a correctaexecução do programa.

void *realloc(void *address, int newsize);

A função realloc() permite reajustar a dimensão de um bloco previamente alocado com as funções malloc(), calloc() ou realloc()

void *realloc(void *ptr, size_t size)

•O argumento size corresponde à dimensão do bloco de memória a alocar. Caso seja 0 e ptraponte para um bloco existente o bloco de memória é desalocado e retorna um apontador para NULL.

•O arg. *ptr é um apontador para um bloco de memória previamente alocado.

•A função retorna um apontador para o bloco de memória ou NULL, caso não consiga alocar a memória.

Verificação/Validação: Valgrind

A verificação da correcta utilização da alocação dinâmica pode ser feita com recurso à aplicação valgrind (http://valgrind.org/) instalada na máquina virtual disponibilizada para realização dos laboratórios e projecto. A documentação pode ser consultada em: http://valgrind.org/docs/manual/index.html .