Lo que sigue es una traducción de una sección del ebook gratuito Foundations of Programming de Karl Seguin.
Para muchos desarrolladores, aprender sobre apuntadores en la escuela fue una experiencia dolorosa. Representan la verdaderamente real indirección que existe entre código y hardware. Muchos más desarrolladores nunca tuvieron la experiencia de aprender sobre ellos - saltaron directamente a programar en un lenguaje que no los expone directamente. La verdad sin embargo es que cualquiera que diga que C# o Java son lenguajes sin apuntadores es simplemente un error. Como los apuntadores son el mecanismo con el cual todos los lenguajes almacenan valores en el heap, es más bien tonto no entender como son usados.
Los apuntadores representan el nexus del modelo de memoria de un sistema – esto es, los apuntadores son el mecanismo donde el stack y el heap trabajan juntos para proveer el subsistema de memoria requerido por su programa. Como discutimos anteriormente, cuando instancia un objeto new, .NET asigna un bloque de memoria al heap y regresa un apuntador al inicio de este bloque de memoria. Esto es todo lo que un apuntador es: la dirección de inicio para el bloque de memoria que contiene un objeto. La dirección no es nada más que un número único, generalmente representado en formato hexadecimal. Por lo tanto, un apuntador no es nada más que un número único que le dice a .NET donde está el objeto mismo en memoria. Esta indirección es transparente en Java o .NET, pero no en C o C++ donde se puede manipular la dirección de memoria directamente con un apuntador aritmético. En C o C++ se puede tomar un apuntador y agregar 1 a él, y así arbitrariamente cambiar a donde está apuntando (y seguramente hacer tronar el programa debido a esto).
Donde se pone interesante es donde el apuntador está realmente almacenado. Ellos en realidad siguen las mismas reglas descritas arriba: como enteros son almacenados en el stack – al menos, claro, que ellos formen parte de una referencia a un objeto y entonces estarán en el heap con el resto del objeto. Puede no ser claro aún, pero esto significa que ultimadamente, todos los objetos heap están enraizados al stack (posiblemente a través de numerosos niveles de referencias). Veamos primero este ejemplo simple:
static void Main(string[] args)
{
int x = 5;
string y = "codebetter.com";
}
Del código de arriba, terminaremos con 2 valores en el stack, el entero 5 y el apuntador a nuestra cadena, así como también precisamente el valor en el heap. Aquí una representación gráfica:
Cuando salimos de nuestra function main (olvidémonos del hecho de que el programa se parará), nuestro stack liberará todos los valores locales, lo que significa que tanto el valor de x como de y se perderán. Esto es significativo porque la memoria asignada en el heap todavía contiene nuestra cadena, pero hemos perdido toda referencia a ella (no hay algún apuntador apuntándola). En C o C++ esto resulta en una fuga de memoria – sin una referencia a nuestra dirección en el heap no podemos liberarla de la memoria). En C# o Java, nuestro confiable recolector de basura detectará el objeto sin referencia y lo liberará.
Veremos ejemplos más complejos, que aparte de tener más flechas apuntando, es básicamente el mismo.
public class Empleado
{
private int _empleadoId;
private Empleado _gerente;
public int EmpleadoId
{
get { return _empleadoId; }
set { _empleadoId = value; }
}
public Empleado Gerente
{
get { return _gerente; }
set { _gerente = value; }
}
public Empleado(int empleadoId)
{
_empleadoId = empleadoId;
}
}
public class Prueba
{
private Empleado _subordinado;
void HacerAlgo()
{
Empleado jefe = new Empleado(1);
_subordinado = new Empleado(2);
_subordinado.Gerente = _jefe;
}
}
Interesantemente, cuando salimos de nuestro método, la variable jefe se liberará del stack, pero el subordinado, que está definido por el alcance padre, no. Esto significa que el recolector de basura no tendrá nada que limpiar porque los dos valores del heap seguirán siendo referenciados (uno directamente del stack, y el otro indirectamente del stack a través del objeto referenciado.
Como puede ver, los apuntadores definitivamente juegan una parte importante tanto en C# como en VB.NET. Como el apuntador aritmético no está disponible en ninguno de estos lenguajes, los apuntadores son grandemente simplificados y con suerte fácilmente entendidos.