前言
在纯C语言编程中,数组的创建必须是固定的大小,因为C语言本身没有提供动态数组这种数据结构,这是一个让习惯了使用高级语言编程的人转做C开发面临的一个很头疼的问题,本篇文章就将介绍如何使用纯C语言编程实现一个对象来作为动态数组。
阅读本篇文章前,作者假设读者已经对C语言的基础概念有了一定了解,比如知道什么叫数组,知道C语言的基础语法等。如果读者还对C语言一无所知,请先对C语言做一个了解和入门级的学习之后,再来阅读本篇文章。
1:C语言中的数组分析
1.int my_array[100];
如上的代码,是使用C语言来创建了一个可以存放100个整数的数组,这个就是C语言中的数组。
2.这行代码一共做了两件事情:
(1):在栈或者全局数据区开辟了内存空间(如果是写在某个函数的内部,就是在栈上开辟的空间,如果是写在函数外面,就是在全局数据区上开辟的空间),开辟的内存空间大小为100*sizeof(int)个字节的内存空间。如果是在栈上开辟的,那么这块内存空间会在走到所在函数return之后释放,如果是在全局数据区,会随着进程的结束而释放。
(2):创建一个指针指向新开辟的内存区域,并将该区域的地址赋值给my_array保存,这样,我们就可以通过下标来对数组中的成员进行访问,比如:my_array[9]可以访问第10个成员。此外,还可以通过取地址指向内容的方式来访问数组成员,比如*(my_array+10),同样可以得到和my_array[10]一样的值。
3.从上面分析int my_array[100];这行代码可以看出,数组的操作本质上就是内存的操作,小标的索引只是一种糖衣语法。
4.这种数组的缺点大家可以很容易想到,数组开辟的空间大小不根据实际数据的多少来决定,造成了空间上的浪费,另外当数据量大余数组的最大容量时,会造成程序的崩溃。
补充:有的朋友也许会说,按照上面的写法开辟数组后,执行my_array[100]=1或者my_array[102]=1都不出现崩溃,这个只是因为你的运气好,原因是在my_array指向的内存区域中,第101个或者第102位置正好有空间而已,因为我们写my_array[100]只能保证有100个位置是可以使用的,至于100以后的,那就要看系统的“心情”了!
二.定义一个my_vector结构体
接下来要介绍动态数组使用到的结构体以及对应的方法声明。首先创建一个myVector.h的文件,并编写如下的代码:
// my_vector默认大小 #define MY_VECTOR_DEF_SIZE 10 // 结构体定义 typedef struct { int curSize; // 已用的大小 int maxSize; // 数组最大存储大小 int *data; // 实际的数据地址 } my_vector; // 初始化结构体 void InitMyVector(my_vector *vector); // 追加成员 void AppendMyVector(my_vector *vector, int value); // 返回指定下标中的数据,如果失败返回-1 int GetMyVector(my_vector *vector, int index); // 设置指定位置的指为指定数据 void SetMyVector(my_vector *vector, int index, int value); // 将当前的my_vecotr存储空间直接扩大一倍 void DoubleCapacityMyVector(my_vector *vector); // 释放资源 void FreeMyVector(my_vector *vector);
三.实现定义的my_vector结构体
声明完成之后要做的就是实现声明的函数了。创建一个myVector. C的文件,并编写如下代码:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "myVector.h" // 初始化 void InitMyVector(my_vector *vector) { // 数据初始化 vector->curSize = 0; vector->maxSize = MY_VECTOR_DEF_SIZE; // 开辟存储实际数据的空间 vector->data = (int*)malloc(sizeof(int) * vector->maxSize); } // 追加值 void AppendMyVector(my_vector *vector, int value) { // 空间不够了需要增大 DoubleCapacityMyVector(vector); // 添加新的数据到数组尾 vector->data[vector->curSize++] = value; } // 获的值 int GetMyVector(my_vector *vector, int index) { // 输入的数据如果小于0或者是大余数组最大存储值时,直接退出程序,因为数据不合法 if (index >= vector->curSize || index < 0) { exit(1); } // 如果输入的是一个合法的数据那么返回对应的数据 return vector->data[index]; } // 设置值 void SetMyVector(my_vector *vector, int index, int value) { // 用0作为默认值来他填充数组 while (index >= vector->curSize) { AppendMyVector(vector, 0); } vector->data[index] = value; } // 扩大空间 void DoubleCapacityMyVector(my_vector *vector) { if (vector->curSize >= vector->maxSize) { // 扩大数组大小为当前的两倍 vector->maxSize *= 2; vector->data = (int*)realloc(vector->data, sizeof(int) * vector->maxSize); } } //释放空间 void FreeMyVector(my_vector *vector) { free(vector->data); }
四.使用my_vector结构体创建结构体对象
创建一个main.c的文件,并编写如下代码
#include <stdio.h> #include "myVector.h" int main() { // 声明vector对象 my_vector vector; int i; // 初始化vector对象 InitMyVector(&vector); // 随便初始化点数据 for (i = 0; i <200; i++) { AppendMyVector(&vector, i); } // 测试用,在第200位置设置1,200之前的数据如果为空自动填充为0,当前程序就是200-299为0 SetMyVector(&vector, 300, 1); // 测试用,取指定位置的数据 printf("%d\n", GetMyVector(&vector, 6)); // 测试用,输出每一个成员 for (i = 0; i < vector.curSize; i++) { printf("%d %d\n", i, GetMyVector(&vector, i)); } // 使用完之后要释放,不然会有内存泄露 FreeMyVector(&vector); return 0; }
到此为止,我们已经实现了用C语言去创建动态数组,其实动态数组的本质也是静态的,只不过空间的增加我们做了一些手动的处理而已。
类似的,删除指定位置的数据也可以用上面的方式去实现。请大家自己理解学习尝试进行实现!