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Punteros

Un puntero es un tipo de datos cuyo valor es una dirección de memoria.

Nunca olvide esta sencilla definición. Los punteros son un concepto que suele causar mucha confusión a quienes están aprendiendo C. Sin embargo, no se trata de un concepto difícil si uno comprende cómo están representadas las variables en la memoria.

Por otra parte, el uso incorrecto de punteros es una fuente muy común de errores críticos, y que no siempre son fáciles de depurar. Por esto es importante siempre entender muy bien lo que se está haciendo cuando hay punteros involucrados.

Cuando una variable de tipo puntero tiene almacenada una dirección de memoria, se dice que «apunta» al valor que está en esa dirección.

           ┌──────────┐
0x3ad900   │      398 │  int n
           ├──────────┤
0x3ad904   │ ???????? │
           ├──────────┤
0x3ad908   │ 0x3ad900 │  int *p
           ├──────────┤
0x3ad90c   │ 0x3ad904 │  float *q
           ├──────────┤
0x3ad910   │    2.717 │  float x
           └──────────┘

En general no importa cuál es valor exacto de un puntero, sino que basta con comprender qué es lo que hay «al otro lado». Por esto, en los diagramas de la memoria se suele preferir usar flechas en lugar de las direcciones explícitas:

          ┌──────────┐
   int n  │      398 │◂────┐
          ├──────────┤     │
          │ ???????? │     │
          ├──────────┤     │
  int *p  │     ●────┼─────┘
          ├──────────┤
float *q  │     ●────┼────┐
          ├──────────┤    │
 float x  │    2.717 │◂───┘
          └──────────┘

Un valor especial llamado NULL puede ser asignado a cualquier puntero para indicar aún no está apuntando a ninguna parte de la memoria.

Declaración de punteros

La siguiente es la manera de declarar un puntero que apunte a un entero:

int *x;

Esto se puede leer «lo apuntado por x es un entero». En este caso, * no es una multiplicación, sino una derreferenciación, como veremos más abajo.

Una vez declarada x de la manera ya mostrada, los únicos valores válidos que se puede asignar a x son NULL o una dirección de memoria donde haya un entero:

int a, b, c;
float z;
int *p;
int *q;

p = NULL;   /* valido */
p = &a;     /* valido */
p = &b;     /* valido */
p = &z;     /* invalido (z no es un entero) */
p = 142857; /* invalido (142857 no es una dirección de memoria) */

q = &b;     /* valido */
q = p;      /* valido */
q = NULL;   /* valido */
q = &p;     /* invalido (p no es un entero) */

Por supuesto, es posible cambiar int por cualquier otro tipo para declarar punteros a datos de otra naturaleza.

Ojo con la siguiente sutileza al declarar varios punteros de una vez:

int *x, *y;    /* x e y son punteros */
int *x, y;     /* x es puntero, y es entero */

Derreferenciación de punteros

El operador unario * de los punteros es el operador de derreferenciación. Lo que hace es entregar el valor que está en la dirección de memoria.

En otras palabras, * significa «lo apuntado por».

Al derreferenciar un puntero a entero, se obtiene un entero. El puntero derreferenciado puede ser usado en cualquier contexto en que un entero sea válido:

int x, y;
int *p;

x = 5;
p = &x;

printf("%d\n", *p);      /* imprime 5 */
y = *p * 10 - 7;         /* y toma el valor 43 */
*p = 9;                  /* x toma el valor 9 */

En la última sentencia, se está asignando el valor 9 en la memoria que está reservada para la variable x, por lo que la asignacion cambia en efecto el valor de la variable x de manera indirecta.

Derreferenciar el puntero NULL no está permitido. Al hacerlo, lo más probable es que el programa se termine abruptamente y sin razón aparente. Errores de este tipo son muy fastidiosos, pues son difíciles de detectar, e incluso pueden ocurrir en un programa que ha estado funcionando correctamente durante mucho tiempo.

Si existe alguna remota posibilidad de que un puntero pueda tener el valor NULL, lo sensato es revisar su valor antes de derreferenciarlo:

if (p != NULL)
    hacer_algo(*p);

Ejercicio

¿Qué imprime el siguiente programa?

#include <stdio.h>

int main() {
    float w, z;
    float *p, *q;

    w = 20;
    p = &z;
    q = p;
    *q = 7;
    z += *q;
    w -= *p;
    p = &w;
    *q += *p;
    z += *(&w);
    p = q;
    *p = *q;

    printf("%f %f %f %f\n", w, z, *p, *q);
    return 0;
}