Un puntero es una variable cuyo valor es una dirección de memoria. Las direcciones de memoria pueden entenderse como una especie de índice entero si imaginas que la memoria completa es como un array de bytes.
Efectivamente podrías inicializar un puntero asignándole directamente una dirección (y la costumbre es especificarla en hexadecimal, pero podrías escribirla también en base 10), como en el ejemplo siguiente:
char *puntero;
puntero = 0x00001234;
// o puntero = 4460; que es lo mismo en este caso
Sin embargo nunca se inicializa un puntero de esa forma porque no sabes a priori si la dirección a la que le haces apuntar ya está siendo ocupada por otra variable, o código, o es una dirección protegida a la que está prohibido el acceso.
Cuando intentas usar el dato contenido en esa dirección (poniendo un *
delante del puntero), la CPU intentará acceder a esa dirección de memoria. Por ejemplo, en el caso siguiente intentará escribir un byte con el código ascii de la ‘a’ en esa dirección:
*puntero = 'a';
El resultado más probable es que esa dirección esté protegida y el intento de escribir en ella sea impedido por el sistema operativo, que abortará tu programa con un segmentation fault. Pero podría ser peor... podría ser que esa dirección pertenezca a una zona de datos de tu programa y estés cambiando el valor de una variable “sin saberlo”.
La forma correcta de inicializar un puntero no es asignarle una dirección “a pelo”, sino darle la dirección de otra variable preexistente, o de una zona libre en el heap.
Para el primer caso se usa &
delante del nombre de otra variable:
char variable;
char *puntero;
puntero = &variable;
*puntero = 'a';
Ahora la dirección que hemos guardado en puntero
es la que está ocupando la variable variable
. Cuando metemos la ‘a’ en esa dirección, estaremos modificando el valor de variable
, pero al menos lo hacemos intencionadamente y no por error.
El puntero en sí mismo sigue siendo un número como cuando lo inicializamos “a pelo”. Puedes comprobarlo imprimiendo su valor con printf("%p", puntero)
, y verás obviamente lo mismo que si pones printf("%p", &variable)
.
La otra forma de inicializarlo consiste en pedir al operativo una zona libre de memoria del tamaño necesario (en este caso 1 byte) y asignarle al puntero la dirección que nos sea retornada. Así:
char *puntero;
puntero = malloc(1*sizeof(char)); // 1 byte
*puntero = 'a';
malloc()
busca una zona de bytes contiguos que esté libre, la marca como reservada para tí, y te retorna la dirección en que comienza esa zona. Si imprimes el valor del puntero como antes puedes ver qué dirección ha sido (si no puede encontrar memoria libre te retornará NULL
que es el valor especial 0). La zona donde malloc()
busca se denomina el heap o montón, y tiene un rango de direcciones diferente a las zonas donde suelen estar las variables del programa.
En resumen, las direcciones de memoria son realmente números, como tú correctamente habías entendido, pero no suelen asignarse directamente esos números, sino obtenerse indirectamente bien de las direcciones en que están otras variables (operador &
) o del heap a través de malloc()
.
Actualización
Olvidé comentar en lo anterior que la memoria que hayas reservado con malloc()
es específica del proceso que la solicitó. Cuando ese proceso termina, la memoria es liberada. También puedes liberarla "manualmente" cuando no vayas a necesitarla más, mediante free(puntero);
. De hecho, esto es lo que hay que hacer cuando has hecho malloc()
dentro de una función, para asignar el resultado a un puntero local de la función, pues de no hacer free()
antes de que la función retorne, esa memoria quedará ocupada (y lo que es peor, el puntero que apuntaba a ella se destruirá al finalizar la función por lo que ese trozo de memoria queda inaccesible y ya no puede liberarse hasta que el programa termine). Este error da lugar a los (tristemente) famosos memory leaks o "fugas de memoria", que es un bug en ocasiones difícil de corregir, que tiene el efecto de que la memoria ocupada por un proceso va creciendo sin necesidad conforme el proceso pasa más tiempo en ejecución.
En C++, la función malloc()
sigue estando disponible, pero se desaconseja su uso por ser de demasiado bajo nivel (la cantidad de memoria a reservar hay que especificarla en número de bytes, el puntero retornado no tiene un tipo concreto, por lo que podríamos intentar usarlo después de formas inconsistentes, la memoria recién reservada no está inicializada en forma alguna, etc.)
La forma correcta de reservar memoria en el heap en C++ es utilizar el operador new
, como por ejemplo:
int *puntero;
puntero = new int;
Una vez reservado, el puntero se usa como en C:
*puntero = 100; // Guarda un 100 en la dirección apuntada
std::cout << *puntero << std::endl; // Muestra 100
std::cout << puntero << std::endl; // Muestra la dirección a que apunta, p.ej: 0xc7cc20
Si el tipo a que apunta el puntero es una clase, el operador new
, además de reservar memoria, llamará al constructor de la clase para inicializar el objeto recién creado.
Al igual que en C, es necesario recordar liberar la memoria que hayas reservado cuando ya no es necesaria o vayas a retornar de la función que la usaba (y no necesites retornar el puntero, claro). En el caso de C++, si la memoria la obtuviste con new
, debes usar delete puntero
(en lugar de free(puntero)
. Cuando usas delete puntero
, si el puntero apuntaba a un objeto se llamará al destructor de ese objeto antes de liberar la memoria en que estaba almacenado.
x010
, luego nos cuentas cómo fue la violación del segmento.