5.1數(shù)組的定義:
數(shù)組一旦被定義,它的維數(shù)和維界就不再改變。因此,除了結(jié)構(gòu)的初始化和銷毀之外,數(shù)組只有存取元素和修改元素值的操作。
5.2數(shù)組的順序表示和實(shí)現(xiàn)下面我們先來(lái)看下數(shù)組順序存儲(chǔ)的表示:
代碼如下:
#include <stdarg.h> //提供宏va_start、va_arg、va_end //用于存取可變長(zhǎng)參數(shù)表#define MAX_ARRAY_DIM 8//假設(shè)數(shù)組最大值為8typedef struct{ ElemType* base; //數(shù)組元素基址,由InitArray分配 int dim; //數(shù)組維數(shù) int* bounds; //數(shù)組維界基址,由InitArray分配 int* constants; //數(shù)組映像函數(shù)常量基址,由InitArray分配}Array;我們先分析下:
這個(gè)va_start,va_arg,va_end我們遇到相關(guān)代碼再說(shuō)。
這個(gè)*base是數(shù)組元素基址,所謂的元素基址,我們知道一維數(shù)組,二維數(shù)組,三維數(shù)組在邏輯上我們可以把他形象化,比如一維數(shù)組是線,二維是平面,三維是空間,但在內(nèi)存中,他還是處于線性排列的,所以得有那么一個(gè)數(shù)組的元素基址,才能確定元素的位置。
這個(gè)dim,指的是數(shù)組的維度,比如剛剛所說(shuō)的一維,二維,三維。
這個(gè)*bounds是存儲(chǔ)了每個(gè)維度所在的地址。
這個(gè)*constants這個(gè)是數(shù)組映像函數(shù)常量基址,可能有人會(huì)問(wèn),什么是映像函數(shù)。所謂的映像函數(shù)就是用以根據(jù)數(shù)組下標(biāo)快速計(jì)算其存儲(chǔ)位置,有人說(shuō)聽不懂!那舉個(gè)例子。假定每個(gè)元素之占用1個(gè)存儲(chǔ)單元.其實(shí)這就是:(b2*...*bn)*j1+(b3*...*bn)*j2+(b4*...*bn)*j3+...+[b(n-1)*bn]*j(n-2)+bn*j(n-1)+1*jn上面式子的變體.constants[0]*j1+constants[1]*j2+...+constants[n-2]*j(n-1)+constants[n-1]*jnbounds[]中存儲(chǔ)的每一維的多少
懂了吧。
下面是基本操作的函數(shù)原型說(shuō)明:首先來(lái)看InitArray函數(shù):
代碼如下:
Status InitArray(Array& A, int dim, ...){ //若維度dim和各維度長(zhǎng)度合法,則構(gòu)造相應(yīng)的數(shù)組A,并返回OK if (dim<1 || dim>MAX_ARRAY_DIM) return ERROR; A.dim = dim; A.bounds = (int *)malloc(dim*sizeof(int)); if (!A.bounds) exit(OVERFLOW); //若各維長(zhǎng)度合法,則存入A.bounds,并求出A的元素總數(shù)elemtotl int elemtotal = 1; // elemtotal是數(shù)組元素總數(shù),初值為1(累乘器) va_list ap; va_start(ap, dim); //讀取可變參數(shù)的過(guò)程其實(shí)就是在堆棧中,使用指針,遍歷堆棧段中的參數(shù)列表,從低地址到高地址一個(gè)一個(gè)地把參數(shù)內(nèi)容讀出來(lái)的過(guò)程 for (int i = 0; i < dim; i++) { A.bounds[i] = va_arg(ap, int); if (A.bounds[i] < 0) return UNDERFLOW; // 在math.h中定義為4 elemtotal *= A.bounds[i]; } va_end(ap); A.base = (ElemType*)malloc(elemtotal*sizeof(ElemType)); if (!A.base) exit(OVERFLOW); //求映像函數(shù)的常數(shù)Ci,并存入A.constant[i-1],i=1,...,dim A.constants = (int*)malloc(dim*sizeof(int)); if (!A.constants) exit(OVERFLOW); A.constants[dim - 1] = 1; //L=1,指針的增減以元素的大小為單位 for (int i = dim - 2; i >= 0; --i) A.constants[i] = A.bounds[i + 1] * A.constants[i + 1]; return Ok;}下面來(lái)分析下:這個(gè)MAX_ARRAY_DIM,是剛剛定義的宏,也就是最大只有8維。
這里的參數(shù)里面有"..."這個(gè)可能有人問(wèn)。在此說(shuō)明下。大家都懂PRintf這個(gè)也就是這樣,可變參數(shù)。那么如何讀取到底有多少個(gè)可變參數(shù)。那就是va_start,va_list,va_end,va_arg的事,下面來(lái)講解下va_start,va_list,va_end,va_arg。
va_list 是一個(gè)字符指針,可以理解為指向當(dāng)前參數(shù)的一個(gè)指針,取參必須通過(guò)這個(gè)指針進(jìn)行。<Step 1> 在調(diào)用參數(shù)表之前,定義一個(gè) va_list 類型的變量,(假設(shè)va_list 類型變量被定義為ap);<Step 2> 然后應(yīng)該對(duì)ap 進(jìn)行初始化,讓它指向可變參數(shù)表里面的第一個(gè)參數(shù),這是通過(guò) va_start 來(lái)實(shí)現(xiàn)的,第一個(gè)參數(shù)是 ap 本身,第二個(gè)參數(shù)是在變參表前面緊挨著的一個(gè)變量,即“...”之前的那個(gè)參數(shù);<Step 3> 然后是獲取參數(shù),調(diào)用va_arg,它的第一個(gè)參數(shù)是ap,第二個(gè)參數(shù)是要獲取的參數(shù)的指定類型,然后返回這個(gè)指定類型的值,并且把 ap 的位置指向變參表的下一個(gè)變量位置;<Step 4> 獲取所有的參數(shù)之后,我們有必要將這個(gè) ap 指針關(guān)掉,以免發(fā)生危險(xiǎn),方法是調(diào)用 va_end,他是輸入的參數(shù) ap 置為 NULL,應(yīng)該養(yǎng)成獲取完參數(shù)表之后關(guān)閉指針的習(xí)慣。說(shuō)白了,就是讓我們的程序具有健壯性。通常va_start和va_end是成對(duì)出現(xiàn)。
這里面沒(méi)有用到va_arg,在下面的程序里面會(huì)用到。
函數(shù)都講解完了,下面講解下這程序的思路。
這個(gè)程序的思路是先把有多少維度的Array初始了,這個(gè)可變參數(shù)里面放的是根據(jù)dim的數(shù)來(lái)判斷的,比如dim為2,那么就是二維的,那么還要兩個(gè)可變參數(shù),一個(gè)是第一維的元素個(gè)數(shù),一個(gè)是第二維的元素個(gè)數(shù)。
這里elemotal*=A.bounds[i],就把維度里面的所有元素都讀取了出來(lái)
然后A.base就是第一個(gè)元素的地址。
開辟了A.base的空間后,現(xiàn)在弄映像函數(shù)。
下面是銷毀數(shù)組A代碼如下:
Status DestroyArray(Array& A){ //銷毀數(shù)組A if (!A.base) return ERROR; free(A.base); A.base=NULL: if (!A.bounds) return ERROR; free(A.bounds); A.bounds = NULL; if (!A.constants) return ERROR; free(A.constants); A.constants = NULL; return Ok;}分析:這個(gè)就是當(dāng)那個(gè)指針地址不為空就free,然后把指針指向安全的地帶,也就是NULL。
下面是求元素在A中的相對(duì)位置。
代碼如下:
Status Locate(Array A, va_list ap, int& off){ //若ap指示的各下標(biāo)值合法,則求出該元素在A中相對(duì)地址off int ind; off = 0; for (int i = 0; i < A.dim; i++) { ind = va_arg(ap, int); if (ind < 0 || ind >= A.bounds[i]) return OVERFLOW; off += A.constants[i] * ind; } return Ok;}分析:
這個(gè)函數(shù)是要結(jié)合下面這個(gè)函數(shù)看的。調(diào)用va_arg,它的第一個(gè)參數(shù)是ap,第二個(gè)參數(shù)是要獲取的參數(shù)的指定類型,然后返回這個(gè)指定類型的值,并且把 ap 的位置指向變參表的下一個(gè)變量位置。這個(gè)ap是下面這個(gè)Value函數(shù)的可變參數(shù)。
下面兩個(gè)函數(shù)代碼為:
Status Value(Array A, ElemType& e, ...){ //A是n維數(shù)組,e為元素變量,隨后是n個(gè)下標(biāo)值。 //若各下標(biāo)不超界,則e賦值為所指定的A的元素值,并返回OK。 va_list ap; int result; int off; va_start(ap, e); if ((result = Locate(A, ap, off)) <= 0) return result; e = *(A.base + off); return Ok;}Status Assign(Array& A, ElemType e, ...){ //A是n維數(shù)組,e為元素變量,隨后是n個(gè)下標(biāo)值。 //若下標(biāo)不越界,則將e的值賦值給所指定的A的元素,并返回OK va_list ap; va_start(ap, e); int off; int result; //這里的Statues被定義為int型 if (result = Locate(A, ap, off) <= 0) return result; *(A.base + off) = e; return Ok;}
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