Florian hat es bereits verkündet. Kepler ist ziemlich sicher ziemlich tot. Um CoRoT ist es seit November auch ziemlich still. Es wird zwar immer wieder betont, dass die Ingenieure nach einer Lösung suchen, aber eigentlich hab ich wenig Hoffnung. Kepler kann mit zwei Stabilisatoren leider nicht allzuviel machen. Das ist so, als ob jemand versuchte mit zittrigen Händen zu fotografieren.

Schade! Im Moment zirkuliert (wohl) folgendes Gedicht in Exoplaneten-Forscherinnen-Kreisen, für die europäische Version ersetzt Kepler mit CoRoT (in Klammern von mir und dann passt es auch:

Stop all the clocks, cut off the internet,
Prevent the dog from barking with a juicy bone,
Silence the pianos and with muffled drum
Bring out the coffin, let the mourners come.

Let jet airplanes circle at night overhead
Sky-writing over Cygnus (Monocerus&Serpens Cauda): Kepler (CoRoT) is dead.
Put crepe bows round the white necks of doves,
Let the traffic officers wear black cotton gloves.

Kepler(CoRoT) was my North, my South, my East and West,
My working week, no weekend rest,
My noon, my midnight, my talks, my song;
I thought Kepler(CoRoT) would last forever: I was wrong.

The stars are still wanted now; let’s honor every one,
Pack up the moon and dismantle the sun,
Pour away the ocean and sweep up the woods;
For nothing will ever be this good.
(With thanks to W.H.Auden.)

Via Een wondere wereld

Aber wie auch der Kollege Vicent van Eylen schrieb (auf Niederländisch) und wie mensch (vielleicht) in Köln sagen würde: “Niemals geht man so ganz”

Die Satelliten sind zwar vermutlich tot, aber es warten noch haufenweise Daten und Kandidaten einer weiteren wissenschaftlichen Auswertungen. Es ist so viel, dass wir noch auf Jahre wenn nicht Jahrzehnte beschäftigt sein werden. Und die nächste Generation von Instrumente steht auch in den Startlöchern.
In dem Sinne:

So long and thanks for all the data.

There is a direct link in the Silicon Valley understanding between Bing Crosby’s crooning and the rise of the hard drive, which was designed as an improvement over magnetic tape. Or, to put it into an equation: microphones + crooning + Nazis + radio + fifty thousand dollars = Silicon Valley.

Das Stück selbst ist ja ganz lesenswert (für mich, jedenfalls, da ich diesen Zusammenhang zwischen einer Radiopersönlichkeit, dem Aufstieg des Tonbands und dem Ursprung von Silicon Valley nicht kannte) – so lange es nicht entweder zur Gleichsetzung von Crosby und Nazis führt (das täte dem Schmalzsänger, soweit ich es sehen kann, durchaus unrecht). Oder, schlimmer noch, als eine “gute Seite” des Nazi-Regimes umgestylt wird, wie wir es beispielsweise von der Autobahn und Volkswagen kennen…

Heute habe ich nichts gemacht – nur ein bisschen über Erfinder nachgedacht.

Die Tour

Heute habe ich Ruhetag. Immerhin bin ich jetzt schon eine Woche quer durch Deutschland gefahren, von Jena bis nach Hamburg. Und bevor es morgen wieder zurück auf die Straße geht, erhole ich mich noch kurz bei meinen Großeltern in Hamburg. Ich habe heute also nicht viel gemacht und bin nur ein bisschen durch Rahlstedt geradelt. Zuerst natürlich wieder durch den kleinen Wald bei Großlohe. Dort habe ich als Kind immer gespielt und fand den Wald höchst spannend und großartig.

In der Fußgängerzone von Rahlstedt war jede Menge los.

Das Einkaufszentrum ist komplett neu renoviert worden – aber lang nicht mehr so groß und spannend wie in meiner Kindheit. Damals™ war ja alles noch ganz anders und natürlich viel besser. Wenn wir da von unserem Dorf in Österreich ins große Hamburg gefahren sind, war das höchst aufregend. Sowas wie Einkaufszentren kannte ich als Kind gar nicht und die Welt war auch noch nicht so globalisiert wir heute. Deutschland war tatsächlich noch Ausland und in den Läden dort gab es ganz andere Dinge als bei uns in Österreich. Da war selbst ein Besuch in einem kleinem Einkaufstzentrum am Rand vom Hamburg ein riesiges Erlebnis.

Die ganzen Geschäfte von früher gibt es heute dort nicht mehr, dafür aber immerhin noch die lange Rolltreppe, die mich als Kind auch enorm fasziniert hat:

Und diese coole Riesenschaukel am Spielplatz ist auch neu:

Aber ok – meine Kindheitserinnerungen an den Hamburger Stadtrand werden die meisten kaum interessieren. Ansonsten habe ich heute aber nix erlebt; so ist das halt bei Ruhetagen. Ich hab mir aber trotzdem ein paar Gedanken gemacht.

Die Frage

Zum Beispiel über das, was ich Rahlstedter Einkaufszentrum gesehen habe. Da war natürlich der übliche Elektro-Laden mit den üblichen Fernsehapparaten:

Aber wer hat den Fernsehappart eigentlich erfunden? Dieses Teil dominiert unseren Alltag so enorm und trotzdem weiß keiner (na ja, die meisten vermutlich), wer das Ding erfunden hat. Bei anderen Sachen ist es leicht: Das Telefon hat Bell erfunden, Benz das Auto, die Gebrüder Wright das Motorflugzeug und James Watt die Dampfmaschine. Aber der Fernsehappart? Der hat keinen eindeutigen Erfinder. Die Geschichte des Fernsehens ist voll mit Leuten, die gute Ideen hatten, verschiedene Vorläufer bauten, diese Vorläufer verbesserten und am Ende war dann irgendwann der Fernsehappart da. Zuerst gab es das mechanische Fernsehen von Paul Nipkow, das mit rotierenden Scheiben arbeitete; dann hat Ferdinand Braun die Kathodenstrahlröhre entwickelt und diverse Leute (Dénes von Mihály, John Logie Baird, August Karolus, …) bastelten daraus Schritt für Schritt Geräte, die den heutigen Produkten immer ähnlicher waren.

Aber “den Erfinder” des Fernsehens gibt es nicht. Es ist sogar ziemlich selten, dass ein völliges neues Ding fix und fertig aus dem Gehirn eines Erfinders in die Welt kommt. So funktioniert Wissenschaft (die ja die Grundlage jeder Innovation ist) nicht. Alles baut auf den Arbeiten früherer Zeiten auf. Und so ist es auch bei den weiter oben erwähnten Beispielen. Schon lange vor Bell hatten andere sich Gedanken über Telefonie gemacht und sogar funktionierende Telefone gebaut (zum Beispiel Philipp Reis im Jahr 1861). Autos gab es lange vor Benz. Das erste Elektroauto wurde zum Beispiel schon 1839 gebaut und davor gab es jede Menge andere selbstfahrende Fahrzeuge mit verschiedenen Antriebsarten (Gas, Dampf, etc). Schon vor den Gebrüdern Wright sind andere mit Motorflugzeugen geflogen und die ersten Dampfmaschinen wurden schon in der Antike gebaut.

Neue Dinge kommen selten mitten aus dem Nichts; das ist bei Erfindungen genau so wie bei wissenschaftlichen Theorien. Wer als “der Erfinder” gilt, ist oft Zufall bzw. hängt von den historischen Umständen und den Vermarktungsfähigkeiten ab. Statt Bell könnte man genauso gut Reis als Erfinder des Telefons bezeichnen oder Gustav Weißkopf als den Erfinder des Motorflugs anstatt der Gebrüder Wright. Natürlich gilt das nicht immer. Zum Beispiel kursierten verschiedene grundlegende Ideen zu Evolutionstheorie oder Relativitätstheorie schon lange bevor Charles Darwin und Albert Einstein ihre entsprechenden Arbeiten veröffentlichten. Aber vor Darwin und Einstein gab es eben niemand, der alle Puzzlesteine vernünftig zusammengefügen konnte. Vor Einstein gab es niemanden, der die Sache mit der Relativität konsequent zu Ende gedacht und sich vor allem getraut hat, das Prinzip beinhart physikalisch umzusetzen. Gleiches gilt für Darwins Idee über die Evolution. James Watt hat die Dampfmaschine nicht erfunden aber sich so intensiv Gedanken über die dahinter stehende Physik gemacht, dass er die Dinger entscheidend verbessern und damit überall auf der Welt verbreiten konnte.

Dass es “den Erfinder” des Fernsehens nicht gibt, zeigt uns, wie komplex die Technik und die Wissenschaft ist, die dahinter steckt. Es mussten so viele verschiedene Konzepte zusammenkommen (dazu zählt übrigens auch die spezielle Relativitätstheorie von Einstein; hätte man bei den Röhrengeräten die relativistische Massezunahme der Elektronen nicht berücksichtigt, gäbe es kein scharfes Bild) und so viele technische Innovationen zusammengefügt werden, dass es höchst erstaunlich wäre, wenn eine einzige Person das alles im Alleingang erledigt. Der “einsame Bastler” (seltsamerweise ist es nie eine einsame Bastlerin) der in seiner Garage das nächste große Ding zusammenschraubt, das die Welt revolutioniert, mag ein romantisches Klischee sein. Und wenn es überhaupt irgendwann in der Geschichte mal gestimmt hat, hat es schon lange nichts mehr mit der Realität zu tun. Wissenschaft ist ein großes Gemeinschaftsprojekt und nichts für Einzelgänger.

So geht es weiter

Morgen sitze ich wieder auf dem Fahrrad und begebe mich auf das letzte Stück meiner Reise. Es geht noch weiter nach Norden zum Tagesziel in Glückstadt.

Der kanadische Astronaut Chris Hadfield wringt in dem folgenden kleinen Video einen nassen Lappen aus. Was wiederum beweist, dass wirklich alles im All spannend ist. Die Oberflächenspannung ist schon witzig.

Solche Videos erinnern mich mal wieder daran, wie schwierig selbst alltäglichste Situationen in der Schwerelosigkeit sein können. Wie z.B. der tägliche Toilettengang.

(Und ja, ab hier wird es unappetitlich, also seid gewarnt!)

In den 60ern haben sich die Ingenieure offensichtlich für eine recht *ähm* rustikale Version einer Bordtoilette entschieden. Privatsphäre beim Toilettengang gab es sowieso nicht, wie denn auch?

Wenn ich das richtig sehe, haben die Astronauten sich für den Stuhlgang einen Beutel hinter das Gesäß geschnallt; in der Hoffnung, dass auch alles dahin geht, wo es auch hingehen soll. Was es offenbar nicht immer tat.

05 13 29 52 CDR Give me a napkin quick. There’s a turd floating through the air

Direktes Zitat aus dem Apollo10-Transkript. Sucht in den Dokument nach mehr ‘turd’ Und was war bei Durchfall? Laut diesem Artikel litt Frank Borman, der Kommandant von Apollo 8, kurz nach dem Start an Durchfall und Erbrechen. Was muss dabei da oben abgegangen sein? Lieber nicht drüber nachdenken, oder?

Oder genau doch darüber nachdenken, weil selbst die hartgesottensten und männlichsten “Helden ^(TM)” – und als nichts anderes wurden Astronauten in der Apollo (sic!)-Ära stilisiert – auch krank werden können. Wer sich zu fein ist über die Hygiene-Verhältnisse während eines Raumfluges nachzudenken und gar jedwede Form körperlichen Unwohlseins so weit stigmatisiert, dass die Betreffenden alles tun, um ihr Unwohlsein zu  vertuschen (wiederum der Verweis auf diesen Artikel), der sorgt dafür, dass hinterher viel Mist rauskommt. (1) Hygiene ist gerade bei längeren Weltraumaufenthalten unverzichtbar mit einer guten Sanitärhygiene verbunden, auch wenn in den meisten Kulturkreisen die schlichte Notwendigkeit zur Defäkation stigmatisiert wird. Das wurde im Film das Gespenst der Freiheit vortrefflich karikiert.

Aber nicht nur für den Gesundheitszustand der Astronauten und Astronautinnen ist gute Hygiene unverzichtbar, sondern auch für das Funktionieren von technischen Geräten, v.a. der Lebenserhaltungssysteme. Obwohl ich schon irgendwo aufgeschnappt hatte, dass die Kontamination mit Pilzen und Bakterien an Bord der Raumstation Mir ein Problem war, war ich doch sehr überrascht in einem Forschungsartikel (2) zu lesen, dass “Biodegradation” zum Ausfall der Klimaanlage und des Wasseraufbereitungssystems führen kann. Auf der ISS wird daher die Kontamination überwacht und ab einem gewissen Kontaminationsgrad die entsprechende Stelle gereinigt. Die Haupt-Komponenten der Verunreinigung sind Staphylococcus sp. und Corynebacterium sp., die
ganz klar menschlichen Ursprungs sind.

Erstaunlicherweise wurde auch im Jahr 2006 das Thema Hygiene an Bord einer Raumstation dennoch als nicht ganz so dringlich erachtet. Die Autoren des besagten Fachartikels ‘beschweren’ sich, dass die bakterielle Kontamination in der ISS erst am Boden analysiert wurde und es daher durchschnittlich eine Zeitverzögerung von einer Woche zwischen Probenentnahme und ersten Ergebnissen gab. Was irgendwie den Sinn und Zweck der Übung etwas in Frage stellt. Ich meine sorry, innerhalb einer Woche haben die da oben auch so mitgekriegt, dass da wohl irgendwo ein Bakterienherd ist.

Ok gut, die ISS ist jetzt kein Kreuzfahrtschiff und auch nicht so leicht zu erreichen, so dass die Kontamination bereits vor dem Eintritt gering gehalten werden kann. Dennoch find ich die Vorstellung einer Zeitverzögerung von einer Woche zwischen Bakterienentnahme und Warnung sehr beunruhigend. Insbesondere, da sich inzwischen gezeigt hat, dass gerade Mikroorganismen sehr unschöne Eigenschaften in der Schwerelosigkeit entwickeln können:  Pilze (z.B. Ulocladium chartarum) (3) z.B. vermehren sich mit wenig Ausgangsmaterial (Substrat) und versteckt (tief in porösen Materialien), wo sie fast ungestört sowohl Materialien angreifen wie auch die Gesundheit der Frauen und Männer an Bord gefährden können. Krankheitserreger wie Salomonellen werden in der Schwerelosigkeit sogar noch virulenter (4).

Ich habe jetzt beim Stöbern im Internet nicht herausgefunden, ob die Überwachung von Mikroorganismen an Bord der ISS verbessert bzw. beschleunigt wurde. Ich kann es nur hoffen, sonst könnte es irgendwann zu folgendem Szenario kommen

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(1) Sorry, konnte ich mir nicht verkneifen.

(2) Novikova, N., De Boever, P., Poddubko, S., Deshevaya, E., Polikarpov, N., Rakova, N., Coninx, I., & Mergeay, M. (2006). Survey of environmental biocontamination on board the International Space Station Research in Microbiology, 157 (1), 5-12 DOI: 10.1016/j.resmic.2005.07.010

(3) Gomoiu, I., Chatzitheodoridis, E., Vadrucci, S., & Walther, I. (2013). The Effect of Spaceflight on Growth of Ulocladium chartarum Colonies on the International Space Station PLoS ONE, 8 (4) DOI: 10.1371/journal.pone.0062130

(4) Wilson, J., Ott, C., zu Bentrup, K., Ramamurthy, R., Quick, L., Porwollik, S., Cheng, P., McClelland, M., Tsaprailis, G., Radabaugh, T., Hunt, A., Fernandez, D., Richter, E., Shah, M., Kilcoyne, M., Joshi, L., Nelman-Gonzalez, M., Hing, S., Parra, M., Dumars, P., Norwood, K., Bober, R., Devich, J., Ruggles, A., Goulart, C., Rupert, M., Stodieck, L., Stafford, P., Catella, L., Schurr, M., Buchanan, K., Morici, L., McCracken, J., Allen, P., Baker-Coleman, C., Hammond, T., Vogel, J., Nelson, R., Pierson, D., Stefanyshyn-Piper, H., & Nickerson, C. (2007). Space flight alters bacterial gene expression and virulence and reveals a role for global regulator Hfq Proceedings of the National Academy of Sciences, 104 (41), 16299-16304 DOI: 10.1073/pnas.0707155104

Aber falls oben der Eindruck entstanden sein sollte, dass Bell den Respekt der Geschichte nicht verdient, will ich noch etwas hinzu fügen: Gerade wir ScienceBloggerInnen verdanken dem alten Schotten doch eine ganze Menge: Zum Einen war er, gemeinsam mit seinem Freund, Investor und Patentanwalt Gardiner Greene Hubbard, der Mitgründer der Wissenschaftszeitschrift Science (1883); fünf Jahre gründeten Bell und Hubbard die National Geographic Society.

Es ist übrigens nicht die erste Stimme aus der Vergangenheit, die ich hier im Blog zu Wort kommen ließ: Erinnert sich noch jemand an die fast eineinviertel Jahrhunderte alte Tonaufzeichnung mit Otto von Bismarck, in der der Eiserne Kanzler unter anderem die Marseillaise rezitiert?

Am 29. April 2013 durchbrach sein Virgin Galactic Raumtransporter Spaceshiptwo, der künftig jeden mit nur genug Geld auf dem Konto hoch über die Erde, in den Erdnahen Weltraum transportieren will, die Soundbarriere.

Branson’s Virgin Galactic Program wurde einst als Konkurrenz zum staatlichen Giganten NASA aufgestellt und konnte mit Whiteknight/Spaceshipone schon einige Erfolge verbuchen. White Knight war der Name des Trägerflugzeugs, das den Raumgleiter SpaceShipOne auf eine Höhe von rund 15 Kilometern transportierte, bevor dieses ausgeklinkt wurde. WN1 startete wie ein normales Flugzeug. Das technische Genie hinter all diesen Erfindungen und Entwicklungen war Burt Rutan.

Hier die Details zum gestrigen Rekordflug.

Bisher kennen wir lediglich den Datentyp der ganzen Zahlen, bei der Variablendeklaration mit int markiert. Üblicherweise werden für ganze Zahlen 4 Byte, also 32 Bit benutzt; damit lassen sich insgesamt 2³², also 4.294.967.296 verschiedene Zahlen darstellen (und bevor entsprechende Kommentare kommen: ja, int ist nicht auf 32 Bit im C++-Standard festgelegt und kann auch andere Größen annehmen; oft sind es jedoch 32 Bit), je zur Hälfte positive und negative, mit −2.147.483.648 als der kleinsten und 2.147.483.647 als der größten Zahl.

Daneben existieren in C++ noch weitere, fest eingebaute Datentypen zur Speicherung von Informationen; die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die entsprechenden Schlüsselwörter, die zur Deklaration genutzt werden können, zusammen mit den typischerweise auf aktuellen Systemen für den jeweiligen Datentyp gültigen Wertebereichen (die Tabelle ist nicht erschöpfend, umfasst aber die wichtigsten Typen) und der Anzahl der Bytes, die zur Darstellung der Werte verwendet wird (der Bitbreite, falls der Wert in Bit angegeben wird). Zu beachten ist: die Wertebereiche sind (abgesehen von char, welches immer 1 Byte groß ist) lediglich gängige Werte in der C++-Welt; sie sind nicht durch den C++-Standard festgelegt und können zwischen Betriebssystemen und Compilern variieren – lediglich ihre Reihenfolge ist standardisiert (bei den Zahlen gehe ich davon aus, dass 1 Byte 8 Bit entspricht – auf den meisten Systemen ist das auch so).

Der Typ bool dient zur Darstellung von Wahrheitswerten; historisch bedingt unterscheidet C++ allerdings nicht zwischen Zahlen und Wahrheitswerten, weswegen an eine Variable vom Typ bool neben den speziellen (Wahrheits-)Werten true und false auch Zahlen zugewiesen werden können

Neben den hier genannten Typen gibt es von den meisten Typen auch noch eine Variante mit gleicher Bitbreite, allerdings ohne Vorzeichen, sprich, mit einem Wertebereich ausschließlich im Bereich der positiven Zahlen. Diese Datentypen werden einfach mit dem vorangestellten Schlüsselwort unsigned gekennzeichnet und haben üblicherweise die folgenden Wertebereiche (der Minimalwert ist natürlich immer 0):

Wollen wir also eine Variable deklarieren, die eine Zahl im Bereich von 0 bis 255 aufnehmen kann, so schreiben wir (der Variablenname kann natürlich frei gewählt werden):

unsigned char c;

Eine natürliche Zahl wird so deklariert:

unsigned int i;

Für eine reelle Zahl einfacher Genauigkeit schreiben wir

float f;

Und für eine reelle Zahl doppelter Genauigkeit entsprechend:

double d;

Der für die einzelnen Variablen auf dem Stack reservierte Speicher hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem natürlich von der Bitbreite, aber auch von diversen Einstellungen des Compilers, die hier aber erst einmal nicht näher diskutiert werden sollen.

Nun kennen wir zwar weitere Möglichkeiten zur Darstellung von Werten, aber ganz befriedigend ist das auch noch nicht. Stellen wir uns einmal vor, wir wollen 10 ganze Zahlen auf einmal darstellen. Natürlich könnte man dafür 10 Variablen anlegen, aber das ist mühselig und wird umso umständlicher, je mehr Zahlen man darstellen möchte. Weiterhin ist es bei einzelnen Variablen kaum möglich, Algorithmen umzusetzen, welche diese 10 Werte in erst zur Laufzeit bekannter Reihenfolge auswerten sollen. Wir benötigen also eine weitere Struktur, die uns 1. die Deklaration einer Sammlung von Werten gleichen Typs erlaubt und 2. auch einen Zugriff auf beliebige dieser Werte zur Laufzeit gestattet.

Das Mittel der Wahl zu diesem Zweck sind in C++ die sogenannten Arrays (oder deutsch Felder). Ein Array ist, wie angekündigt, eine Sammlung gleichartiger Werte mit wahlfreiem Zugriff auf diese Werte zur Laufzeit. Bei der Deklaration eines Arrays wird üblicherweise dessen Größe mit angegeben, so dass der Compiler bereits bei der Kompilierung berechnen kann, wie viel Speicherplatz auf dem Stack für dieses Array benötigt wird. Die Deklaration eines Arrays erfolgt über die Angabe des zugrunde liegenden Datentyps und der Größe, also etwa folgendermaßen:

int as[10];

Hier haben wir ein Integer-Array der Größe 10 (in den eckigen Klammern) deklariert, also ein Array, welches 10 ganze Zahlen enthalten kann (dass die Größe hinter dem Variablennamen und nicht hinter dem Datentyp steht, ist eine Eigenheit von C++ und etwas bedauerlich, leider aber nicht zu ändern). Möchten wir auf ein bestimmtes Element innerhalb des Arrays zugreifen, erfolgt ebenfalls durch die Nutzung der eckigen Klammern und der Angabe eines Indexes; um etwa dem 5. Element des Arrays einen Wert zuzuweisen, schreiben wir:

as[4] = 10;

Wer jetzt denkt, die 4 wäre ein Tippfehler, der irrt; Arrays sind in C++ 0-indiziert, das heißt, dass das erste Element im Array mit dem Index 0, das zweite Element mit dem Index 1 und so weiter angesprochen wird. Auf den ersten Blick ist das nicht sonderlich intuitiv, aber man gewöhnt sich dran. Möchte man alle Werte eines Arrays gleich bei der Deklaration des Arrays setzen, bietet sich die folgende Schreibweise an:

int as[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

Der folgende Code ist dagegen leider nicht möglich (die Gründe hierfür kenne ich allerdings nicht – wem sie bekannt sind, der möge es in den Kommentaren schreiben):

int as[10];
as = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

Als Index für ein Array lassen sich natürlich nicht nur konstante Zahlen benutzen; auch Variablen, welche eine natürliche (oder ganze) Zahl repräsentieren, können als Index verwendet werden. Das könnte dann etwa so aussehen (warum die Änderung am Array auch außerhalb des Funktionsaufrufes Auswirkungen hat, werden wir in einem zukünftigen Artikel sehen):

void set( int as[10], int i )
{
    as[i] = 5;
}

Hierbei ist übrigens darauf zu achten, dass man sich innerhalb der Grenzen des Arrays aufhält, also keinen Index verwendet, der außerhalb des gültigen Bereiches liegt (für ein Array der Größe 10 gilt also: 0 ≤ i ≤ 9). Leider kann der Compiler in der Regel nicht sicherstellen, dass diese Grenzen im Code eingehalten werden, so dass diese Aufgabe dem Programmierer obliegt. Noch schlimmer ist, dass auch zur Laufzeit des Programms Verletzungen der Array-Grenzen oft nicht bemerkt werden und darin münden, dass mit unsinnigen Werten gerechnet wird oder noch schlimmer, Werte in Speicherbereiche geschrieben werden, wo sie gar nicht hin sollten – es ist also besonders wichtig, sicherzustellen, dass die Grenzen eingehalten werden.

Gerechnet werden kann mit Array-Elementen ebenfalls; in folgendem Code etwa werden das i-te und j-te Element eines Arrays miteinander addiert und als Ergebnis zurückgegeben:

int add( int as[10], int i, int j )
{
    return as[i] + as[j];
}

Was ist nun aber, wenn wir beim Schreiben des Programmcodes noch nicht genau wissen, wie groß ein Arrays sein muss, um alle benötigten Daten aufzunehmen? Intuitiv könnte man annehmen, dass der folgende Code das Problem löst und ein Array der Größe n deklariert:

int n;
...
n = ...
...
int as[n];

Das funktioniert allerdings nicht, und zwar aus einem ganz einfachen Grund: bei einer Variablendeklaration in C++ muss der Compiler zur Kompilierungszeit bereits wissen, wie viel Speicher die Variable benötigt, um entsprechenden Code generieren zu können. In der obigen Konstellation wäre die Größe des Arrays zur Zeit der Kompilierung aber nicht bekannt und dem Compiler wäre nicht bekannt, wie viel Platz auf dem Stack reserviert werden müsste. Wir benötigen also einen anderen Mechanismus, um Speicher erst zur Laufzeit reservieren zu können. Das Schlüsselwort hierfür ist der Heap – was das aber genau ist, werden wir im nächsten Artikel sehen.