使用数组的 C 堆栈

Question

这只是程序的一部分但我不明白这些代码为什么我们在结构中声明 int* 数组是什么意思？ 另外我们通常在函数类型之前使用 int 或 void 为什么我们在创建函数之前编写 struct Stack * 以及这里 unsigned 的用途是什么？点击链接查看实际程序。 a link

struct Stack {
    int top;
    unsigned capacity;
    int* array;
};

struct Stack* createStack(unsigned capacity) {
    struct Stack* stack = (struct Stack*) malloc(sizeof(struct Stack));
    stack->capacity = capacity;
    stack->top = -1;
    stack->array = (int*) malloc(stack->capacity * sizeof(int));
    return stack;
}

int main() {
    struct Stack* stack = createStack(100);
}

Answer 1

1) 使用 int * 是因为我们事先不知道数组会有多大，所以我们将其声明为指针并使用堆栈的容量进行 malloc。

如果我们使用了一个数组，我们必须执行额外的检查以查看我们最初声明的大小是否溢出，这将是整个程序的巨大开销。

2) 函数create stack返回栈类型的结构指针，根据函数的语法。

语法：

<return type> function_name(<Parameters>){<Statements>}

3) 如果有人试图声明负容量，我们希望程序给我们一个错误。无符号确保满足这一点

希望这会有所帮助。

Answer 2

为什么我们在结构体中声明int*数组是什么意思？

array 成员用于存储堆栈的内容。但是，我们无法提前知道堆栈需要容纳多少元素，因此我们不能将其声明为常规数组（其大小必须在编译时知道¹）。相反，我们将在运行时使用malloc 库函数分配内存，该函数返回指向动态分配块的第一个元素的指针；这个指针将被存储到数组成员中。

为什么我们要在创建函数之前写 struct Stack *

因为createStack 函数返回一个指向新struct Stack 实例的指针：

struct Stack *createStack( ... )  ----------------+
{                                                 | The type of the expression in the 
  struct Stack *stack = ...; -----+               | `return` statement must match the  
  ...                             |               | return type of the function
  return stack; <-----------------+---------------+
}

这里的无符号有什么用

unsigned 是unsigned int 的缩写；它保证只有非负值可以用于堆栈大小。

这是调用createStack 函数后的内存样子：

                   +---+
            stack: |   |----+  // The stack variable points to a struct Stack instance
                   +---+    |
                    ...     |
                   +---+    |
       stack->top: |   |<---+  // The actual struct Stack instance is created on the heap
                   +---+       // The -> operator allows us to refer to the members of the
  stack->capacity: |   |       // instance through the stack pointer variable.
                   +---+       
     stack->array: |   |----+  // The memory for the stack contents is allocated in a 
                   +---+    |  // separate malloc call, and the resulting pointer is
                    ...     |  // stored in the instance's array member.  
                   +---+    |
  stack->array[0]: |   |<---+
                   +---+
  stack->array[1]: |   |
                   +---+
  stack->array[2]: |   |
                   +---+
                    ...
                   +---+
stack->array[N-1]: |   |    // N == stack->capacity
                   +---+

main 中的stack 变量指向struct Stack 的一个实例；这个实例是由行创建的

struct Stack* stack = (struct Stack*) malloc(sizeof(struct Stack));

在createStack 函数中。堆栈实例的内存取自“堆”（为动态分配保留的内存区域）。在堆栈实例中，array 成员还指向另一个调用 malloc 保留的动态内存区域：

stack->array = (int*) malloc(stack->capacity * sizeof(int));

此函数留出足够的内存来存储int 成员中指定的int 对象。

编辑

请注意，两个malloc 调用都可以按如下方式清理：

struct Stack *stack = malloc( sizeof *stack );
...
stack->array = malloc( stack->capacity * sizeof *stack->array );

除非您使用的是 C++ 编译器或早于 1989 年标准的 C 编译器，否则强制转换是不必要的（并且在 C89 实现上是危险的）。

sizeof 表达式使用取消引用的目标表达式，而不是类型名称；这会清理一些视觉上的混乱，如果您决定更改目标变量的类型（例如，从int * 到double *），它会减少维护。表达式*stack 的类型是struct Stack，所以它遵循sizeof *stack == sizeof (struct Stack)。同样，表达式*stack->array 的类型是int，所以sizeof *stack->array == sizeof (int)。请注意，仅当 sizeof 的操作数是类型名称时才需要括号。

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1。 C99 引入了可变长度数组，其大小可以在运行时指定，但由于多种原因，它们在这种情况下不起作用。