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C语言实现动态数组

编程经验 CTO 1659次浏览 0个评论

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!

 


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