A linguagem C tem alguns tipos de dados extras, além do que vimos no Portugol. Veremos os tipos de dados úteis para quem programa para microcontroladores. Veremos também um pouco sobre Array e como usa-los no C, seu impacto na segurança, e como manipula-los aprendendo assim um pouco sobre ponteiros, mas só o necessário.
Como já vimos o computador lida com bits, 8 bits são 1 byte, e 2 bytes um word, 4 bytes um double word e finalmente um quad word são 16 bytes.
Portanto quando armazenamos dados na mémoria o computador estará manipulando tipicamente bytes, seja um byte ou grupos, veremos abaixo que cada tipo de dado na linguagem C tem uma representação típica em bytes, é importantissimo compreendermos como estes dados são armazenados e como são manipulados, veremos para isso os tipos de dados e veremos também os ponteiros para estes típos de dados.
Para entendermos bem como o C manipula os dados na memória e como podemos acelerar este acesso pelo nosso programa, em especial quando lidamos com sequências tipo string, ou até mesmo estruturas de dados é preciso entender a aritmética de ponteiros, porém esta apostila não iremos aprofundar neste assunto por se tratar de um tema avançado.
Como já sabemos cada variável ocupa um espaço de momória, este espaço tem o tamanho do tipo de dado utilizado, como vimos no portugol, um tipo inteiro pode ocupar 2 bytes, no C isso pode ser diferente, um tipo como caracter é variável no portugol porque guarda sequências que representam texto ou sejam strings de caracteres.
No C, não temos o conceito de string, mas como veremos a frente temos o tipo char pode ser um array e assim representar uma string.
Para manipular as variávels de forma mais eficiente, em especial arrays é preciso enteder pelo menos superficialmente o conceito de ponteiro.
Ponteiro é uma referência ao endereço de memória onde está armazenado a variável então referenciada, uma variável do tipo ponteiro pode ser declarada usando o asterisco antes do nome da variável que irá armazenar o endereço, e o tamanho desta variável é compátivel com o espaço de endereçamento de memória. Ou seja se temos um computador que é 16bits teremos um ponteiro de 2 bytes, se for 32bits no ambiente windows comum teremos 4 bytes, e se for 64 bits como nos computadores modernos e windows 64Bits teremos um ponteiro de 8 bytes.
A variável que irá armazenar um ponteiro, deverá ser do mesmo tipo que a variável que será referência do ponteiro, portanto um ponteiro para uma variável do tipo double deve ser do mesmo tipo. Abaixo segue uma declaração para um ponteiro do tipo int.
int *ponteiro;
Como vê o simbolo * (asterisco) quando antecede uma variável, está informando que ela é um ponteiro para uma posição de memória.
Para se obter a referência para uma variável, devemos usar o simbolo & (ampersand) que retorna a posição na memória onde esta variável está sendo armazenada.
Veremos um caso especial que é quando tratamos de arrays, logo a seguir.
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Uma declaração diz ao compilador qual o típo de variável, ou função estamos lidando, no caso do C++ é mais perceptível, já que é preciso que criemos primeiro a declarção do objeto que iremos lidar no programa, esta declação do tipo de objeto é chamado de Classe.
Uma definição aloca um espaço de memória para a variável ou objeto (no caso do C++) ou a implementação da função.
Podemos ter multiplas declarações por exemplo uma estrutura de dados pode ter diversos espaços de memória alocado para lidar com elas, porém apenas uma única definião é permitido, sendo assim uma variável do tipo Inteiro, ou seja int terá apenas uma definição deste tipo, qualquer variação usará uma definição diferente como por exemplo para típos Longo teremos long, apesar de serem números são definições diferentes.
Algumas declarações que não são definições como em:
extern int i;
int abraPorta(int);
Acima temos uma variável sendo declara como sendo do tipo int, porém o espaço de memória para ela não foi reservado portanto não foi definido o local de sua existência devido a diretiva extern que informa que isso será feito em outro arquivo que compõem nosso programa.
Na segunda linha temos a declação de nossa função, porém ela não foi definida ainda, será definida no mesmo arquivo ou em outro.
Em mabos os casos a compilação ocorre normalmente, porém a mémoria somente é alocada posteriormente quando é feita a Linkedição dos arquivos onde as declarações e definiões são cruzadas para definir a existência do espaço de memória e como estão sendo usados.
A memória de um programa em C em comum é dividida em três partes muito importantes:
- Código
- Heap
- Stack
Normalmente a área de mémoria onde o programa é armazenado, é a mémoria ROM e não sofre nenhum tipo de alteração durante a execução, porém os outras seções de memória são alocados de forma bem distintas e são usados também de forma bem especificas.
O HEAP normalmente é alocado no início da mémoria RAM, e o Stack no final da memória, e ambos crescem em direção um ao outro.
O Heap é usado para armazenar variáveis globais e estáticas e outras criadas especialmente através de alocação de mémoria, como veremos a frente, já o Stack é usado para armazenar variáveis locais e estado de funções que chamam outras funções sendo assim recuperadas tais informações quando a função retoma o controle.
O Heap vai crescendo conforme é ocupado e pode ser fragmentado, se o algoritmo de alocação de memória não for bem implementado, e isso não é uma preocupação que teremos pois o C que usáremos já tem um alocador que cuidará de tudo para nós.
Já o Stack é uma fila do tipo: primeiro a entrar primeiro a sair, ou seja FIFO. Portanto, nunca se fragmenta, mas se ouver muitas funções encadeadas ou com longa recursividade, com grande número de variáveis locais pode ocorrer o que chamamos de estouro da pilha, e assim esta pode vir a sobreescrever o Heap, como vimos um cresce em direção ao outro, hoje isso é raro de ocorrer uma vez que os computadores tem muita mémoria, mas quando se trata de microcontroladores onde memória é um recurso escasso, é preciso ter muito cuidado, principalmente com funções recursivas.
Neste capítulo temo sais três subcapítulo que nos apresentaram conceitos ligados a visibilidade, ao tempo de vida das variáveis, seu conteúdo e também os tipos de dados.