книги / Программирование на языке Си

ти, выделяемой для п штук значений типа float. Обратите вни­ мание на приведение типа (float*) значения, возвращаемого функцией malloc(). Доступ к участкам выделенной области па­ мяти выполняется с помощью операции индексирования: t[i] и t[i—1]. Остальное очевидно из текста программы. Оператор free(t); содержит вызов функции, освобождающей выделенную ранее динамическую память и связанной с указателем t.

Следующее замечание не имеет никакого отношения к стан­ дартам языка Си. Выше указано, что результат выполнения про­ граммы получен при использовании компилятора языка Си, включенного в интегрированную среду программирования Borland C++3.1 и компилятора из операционной системы Free BSD UNIX. Необходимость в этом замечании связана с давним затруднением, которое сопровождает уже несколько поколений компиляторов разных фирм. Функция scanf() "отказывается" вводить значения индексированных элементов динамических вещественных массивов. Например, при попытке выполнить программу в интегрированной среде Turbo C++1.01 выдается сообщение:

x[0]=scanf: floating point formats not linked Abnormal program termination

Обойти это затруднение можно двумя путями. Во-первых, можно использовать вспомогательную переменную для ввода, например, так:

float W;

for (i=0; i<n; i++)

{

printf ("x[%d]=", i); scanf ("%f", &W); t[il=W; .

}

Во-вторых, можно воспользоваться компилятором, библио­ течная функция которого не выдает такой ошибки. Такой ком­ пилятор языка Си включен в интегрированную среду Borland C++3.1. (Однако и этот улучшенный компилятор

"спотыкается" при вводе значений элементов многомерных мас­ сивов динамической памяти, которые мы рассмотрим ниже в этом параграфе.) Устойчиво работает компилятор в системе Free BSD UNIX.

Массивы в каноническом смысле, вводимые с помощью оп­ ределения массива, отличаются от массивов динамической па­ мяти. Наиболее существенным отличием является отсутствие "имени собственного" у динамического массива. Чтобы проде­ монстрировать важность этого различия, рассмотрим стандарт­ ную процедуру определения количества элементов кано­ нического массива с помощью операции sizeof.

Напомним, что операция sizeof имеет две формы вызова:

sizeof {тип) sizeof выражение

В качестве типа могут использоваться типы любых объектов (нельзя использовать тип функции), за исключением типа void. В результате выполнения операции sizeof вычисляется размер в байтах ее операнда. Если операнд есть выражение, то вычисля­ ется его значение, для этого значения определяется тип, Для ко­ торого и вычисляется длина в байтах. Например:

sizeof (long) обычно равно 4;

sizeof (long double) обычно равно 10.

Чтобы в программе вычислить количество элементов кано­ нически определенного конкретного массива, удобно использо­ вать операцию sizeof, применяя ее дважды - к имени массива и к его нулевому элементу. Если операндом для sizeof служит имя массива (без индексов), то возвращается значение "длины" па­ мяти, отведенной для массива в целом. Таким образом, значени­ ем выражения

sizeof {имя_массива) 1я\гео1{имя_массиваЩ)

будет количество элементов в массиве.

В следующем фрагменте "перебираются" все элементы мас­ сива х:

float х[8];

for (i=0; sizeof(х)/sizeof(х[0])>i; i++)

--- x[i]...

Если применить операцию sizeof к тому указателю, который получил значение адреса начала памяти, выделенной для дина­ мического массива с помощью одной из функций табл. 4.1, то будет вычислен размер не динамического участка памяти, а только размер самого указателя. Для иллюстрации этого поло­ жения рассмотрим фрагмент программы:

double *pointer;

pointer=(double*) malloc(lOO);

... sizeof(pointer)

Независимо от значения параметра функции malloc() значе­ н и е выражения sizeof(pointer) всегда будет одинаковым - рав­ ным величине участка памяти для переменной (для указателя) pointer.

Массивы указателей и моделирование многомерных мас­ сивов. Хотя синтаксисом языка Си массив определяется как одномерная совокупность его элементов, но каждый элемент может быть, в свою очередь, массивом. Именно так конструи­ руются многомерные массивы. Язык Си не накладывает явных ограничений на размерность массива, однако каждая реализация обычно вводит такое ограничение. Максимальное значение раз­ мерности массивов определяет константа (препроцессорная), определенная в заголовочном файле стандартной библиотеки. Обычно это предельное значение размерности массивов уста­ навливается равным 12.

Вглаве 3 матрицы имитировались с применением одномер­ ных массивов и макроопределений, обеспечивающих доступ к элементам с помощью двух индексов.

Вглаве 2 рассматривались двумерные массивы фиксирован­ ных размеров и приводились примеры их использования для представления: матриц. Однако матрицы (двумерные массивы) имели фиксированные размеры. Очевидного способа прямого определения многомерных массивов с несколькими перемен­

ными размерами в языке Си не существует. Решение, как и для случая одномерных массивов динамической памяти, находится в области системных средств (библиотечных функций) для ди­ намического управления памятью. Но прежде чем рассматри­ вать их возможности для многомерных массивов, необходимо ввести массивы указателей.

Массив указателей фиксированных размеров вводится од­ ним из следующих определений:

тип * имя массива [размер]; тип * имямассива [ ]=инициализатор;

тип * имя массива [размер]=инициализатор;

где тип может быть как одним из базовых типов, так и произ­ водным типом;

имя массива - свободно выбираемый идентификатор;

Здесь каждый элемент массивов pd и pi является указателем на объекты типа int. Значением каждого элемента pd[j] и pi[k] может быть адрес объекта типа int. Все 6 элементов массива pd указателей типа int * не инициализированы. В массиве pi три элемента, которые инициализированы адресами конкретных элементов массива data.

Интересные возможности массива указателей появляются в тех случаях, когда его элементы адресуют либо элементы дру­ гого массива, либо указывают на начало одномерных массивов соответствующего типа. В таких случаях очень красиво реша­ ются задачи сортировки сложных объектов с разными размера­ ми. Например, можно ввести массив указателей, адресовать с помощью его элементов строки матрицы и затем решать задачи

"Матрица" со строками разной длины. Массив в языке Си должен иметь элементы одного типа и, естественно, одного размера. В ряде случаев возникает необходимость обрабаты­ вать, подобно элементам массива, объекты разного размера. Например, попытка оформить в виде двумерного массива стро­ ки чисел с разным количеством числовых значений при обыч­ ном подходе потребует определить двумерный массив с Мак­ симально допустимыми размерами. Наличие более коротких строк не может уменьшить общих размеров массива - излишние требования к памяти налицо. Использование массивов указа­ телей и средств динамического выделения памяти позволяет обойти указанные затруднения и более рационально распре­ делить память. Для иллюстрации этих возможностей рассмот­ рим следующую задачу, очень схожую с задачей, рассмотрен­ ной ранее.

Необходимо ввести и распечатать в обратном порядке набор строк числовых значений. Количество строк в наборе вводится в

начале работы программы, а длина каждой строки (т.е. количе­ ство чисел - элементов в ней) вводится перед каждой последо­ вательностью числовых значений элементов строки.

Программа для решения задачи может быть такой:

#include <stdio.h> #include <alloc.h> void main( )

{

double ** line;

/* line - указатель для блока памяти, выделяемого для массива указателей */

int i,j,n; double dd;

int * m; /* Указатель для блока памяти */ printf("\п\пВведите количество строк п=") ; scanf("%d",&n); line=(double**)calloc(n,sizeof(double*)); m=(int *)malloc(sizeof(int)*n);

Рис. 4.6. Схема "матрицы” со строками разной длины для случая: число строк п=5, количество элементов в строках: 4, 3,1, 4, 2

Для иллюстрации разных функций выделения памяти в про­ грамме использованы са11ос() и malloc(). Различие между ними заключается в количестве и смысле параметров (см. табл. 4.1), а также в том, что функция са11ос() обнуляет содержимое выде­ ленного блока памяти.

При выходе из программы все блоки динамически выделяе­ мой памяти рекомендуется явным образом освобождать. Для этих целей используется несколько вызовов функции free(). В Цикле по i после печати очередной строки функция free (line[i]) освобождает участок памяти, адресуемой указателем line[i]. По­ сле окончания цикла освобождаются блоки, выделенные для массива указателей free(Iine) и массива целых free(m).