用 C 语言实现泛型栈
mystack.h
1 #ifndef __MYSTACK_H__
2 #define __MYSTACK_H__
3
4 #include <assert.h>
5
6 // C style,不使用C++的class
7 typedef struct {
8 void *elems;
9 int elemSize; // 元素大小
10 int logicLen; // 逻辑长度,栈中当前元素个数,也是下个进栈元素的下标
11 int allocLen; // 分配的最大内存长度
12 void (*freefn)(void *); // Free函数指针,用于释放栈元素的内存
13 }stack;
14
15 // 构造函数
16 void StackNew(stack *s, int elemSize, void (*freefn)(void *) = NULL) {
17 s->elemSize = elemSize;
18 s->logicLen = 0;
19 s->allocLen = 4; // 初始为栈开辟4个元素的内存
20 s->elems = malloc(s->allocLen * elemSize);
21 assert(s->elems); // 表达式为0则报错
22 s->freefn = freefn;
23 }
24
25 // 析构函数
26 void StackDispose(stack *s) {
27 if (s->freefn) {
28 for (int i = 0; i < s->logicLen; i++) {
29 s->freefn((char *)s->elems + i * s->elemSize);
30 }
31 }
32 free(s->elems);
33 }
34
35 void StackPush(stack *s, void *elemAddr) {
36 if (s->logicLen == s->allocLen) {
37 s->allocLen <<= 1;
38 s->elems = realloc(s->elems, s->allocLen * s->elemSize);
39 assert(s->elems); // 如果realloc失败,s->elem还会是原来那片内存,并不是NULL,但realloc函数会返回NULL
40 }
41 void *target = (char *)s->elems + s->logicLen * s->elemSize; // 目的地址
42 memcpy(target, elemAddr, s->elemSize);
43 s->logicLen++;
44 }
45
46 void StackPop(stack *s, void *elemAddr) {
47 assert(s->logicLen > 0);
48 s->logicLen--;
49 void *source = (char *)s->elems + s->logicLen * s->elemSize; // 栈顶元素地址
50 memcpy(elemAddr, source, s->elemSize);
51 }
52
53 #endif
分析:
1、为了实现存放 int 型、double 型、char * 型、自定义类型元素的栈(泛型栈),需要定义一个指明元素大小的变量 elemSize,在栈初始化时传入以开辟足够大小的空间。注意 malloc() 后 assert() 的运用,在内存申请失败时直接退出。
2、如果存储的是基本数据类型,如 char、int 等或者是成员不包含指针的结构体类型,析构函数只需要 free(elems),而对栈中每个元素则不需要手动 free;如果存储的元素是 char * ,或是指向结构体的指针,或是指向动态申请内存的指针等等,就需要在调用 StackDispose() 之前,将清理栈中元素的方式的信息传给构造函数,即函数指针(指向一段代码)。作为栈结构体的第 5 个成员,它默认是空指针(对于基本数据类型),要么是某个合法的 freefn() 指针(对于用户指定数据结构)。
3、入栈函数 StackPush() 使用 realloc 不断地增长栈的内存空间。对于基础数据类型,elems[logicLen] 即为栈顶元素;而泛型栈中,则需要从具体的内存地址中找到相应的栈顶位置 target,这里同样使用了 void * → char * 的小技巧,并使用 memcpy() 将要入栈的元素拷贝到栈顶地址中去。
4、出栈函数 StackPop() 将出栈元素放在函数的参数列表中,由用户提供一个地址,栈获取栈顶地址指向的元素并将其拷贝到该地址指向的内存中。
main() 函数
1 void StrFree(void *vp) {
2 free(*(char **)vp);
3 }
4
5 int main() {
6 /* int栈 */
7 stack intStack;
8 StackNew(&intStack, sizeof(int));
9 for (int i = 1; i <= 5; i++) {
10 StackPush(&intStack, &i);
11 }
12 int top;
13 for (int i = 0; i < 5; i++) {
14 StackPop(&intStack, &top);
15 cout << top << endl;
16 }
17 StackDispose(&intStack);
18 /* string栈 */
19 const char *players[] = {"Niko", "Miracle-" ,"Sky" ,"pigff" ,"Yaphets"};
20 stack strStack;
21 StackNew(&strStack, sizeof(char *), StrFree);
22 for (int i = 0; i < 5; i++) {
23 char *copy = strdup(players[i]);
24 StackPush(&strStack, ©);
25 }
26 char *player;
27 for (int i = 0; i < 5; i++) {
28 StackPop(&strStack, &player);
29 cout << player << endl;
30 free(player);
31 }
32 StackDispose(&strStack);
33 return 0;
34 }
分析:
1、strFree() 函数,虽然接受的参数 vp 是 void (为了类型通用),但我们编写该函数时逻辑上知道 vp 是 char * 类型
2、WHY 不在 StackPop()(弹出栈顶元素)之前,释放栈顶字符串的内存空间???
因为 StackPop() 函数实际上并没有将一份栈顶字符串的拷贝返回给用户,而是获取栈顶字符串所在内存的地址,并用 memcpy() 复制到用户提供的空间(player),即用户获取的是一个指向该字符串的指针,该字符串的所有权由栈交给用户,因此弹出来的 player 应当由用户需要自行 free()。并且字符串拷贝函数 strdup() 在内部调用了 malloc() 动态分配内存,应该与 free() 成对出现。
输出结果:
以上。
原文链接: https://www.cnblogs.com/wayne793377164/p/8854676.html
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