Размещение массивов

Во многих ситуациях невозможно знать размер массива. Кроме этого, существует много программ, которым необходимо использовать всю доступную память даже при запуске на компьютерах с небольшим объемом памяти. Примерами таких программ являются текстовый редактор или база данных. В таких ситуациях невозможно использовать предопределенный массив, поскольку его размерности определяются во время компиляции и они не могут изменяться во время выполнения программы. Решением является создание динамического массива. Динамический массив использует участок свободной памяти, называемый кучей. (Помните, что любой указатель может быть проиндексирован, как будто это массив.)

В С можно динамически выделять и освобождать память с помощью стандартных библиотечных процедур: malloc(), которая выделяет память и возвращает указатель типа void* на начало выделенной памяти, и free(), которая возвращает ранее выделенную память в кучу для повторного использования. Прототипы malloc() и free() показаны ниже: void *malloc(size_t число_байт) void free(void *p); Обе функции используют заголовочный файл stdlib.h. Здесь число_байт - это число требуемых байт. Как упоминалось ранее, тип size_t определен как беззнаковое целое. Если недостаточно свободной памяти для выполнения запроса, malloc() возвращает NULL. Важно понимать, что free() может вызываться только с корректным ранее выделенным указателем, иначе может произойти нарушение организации кучи, что, возможно, приведет к краху программы.

Нижеприведенный фрагмент кода выделяет 1000 байт памяти: char *р; р = malloc (1000); /* получение 1000 байт */ Здесь р указывает на начало 1000-байтной области памяти. Обратим внимание, что не используется принудительное преобразование типов для преобразования указателя типа void*, возвращаемого malloc() к требуемому указателю на char, Поскольку malloc() возвращает указатель типа void*, он может присваиваться любому другому типу указателя и будет осуществлено автоматическое преобразование к типу целевого указателя. Тем не менее важно понимать, что данное автоматическое преобразование не поддерживается в С++. В С++ требуется однозначное преобразование типа, когда указатель типа void* присваивается другому типу указателя. Следовательно, в С++ предыдущий оператор должен быть переписан следующим образом: р = (char *) malloc(1000) ; /* получение 1000 байт */

В С++ необходимо использовать при присваивании преобразования одного типа указателя к другому. Это одно из фундаментальных отличий между С и С++.

Нижеприведенный пример показывает корректный способ использования динамически выделенного массива для чтения с клавиатуры с помощью функции gets(): /* Печатает строку в обратном порядке, используя динамическое выделение. */ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <string.h> int main(void) { char *s; register int t; s = (char *) malloc(80); if (!s) { printf("Memory request failed.\n"); return 1; } gets (s); for(t=strlen(s)-1; t>=0; t--) printf("%с", s[t]); free(s); return 0; } s тестируется до первого использования, чтобы проверить правильность возвращенного функцией malloc() указателя. Это необходимо для предотвращения случайного использования нулевого указателя. (Использование нулевого указателя практически однозначно приводит к краху системы.) Обратим внимание, как указатель s индексирует массив для вывода строки.

Можно иметь многомерные динамические массивы, но для доступа к ним следует использовать функции, поскольку должен существовать способ определения размера всех размерностей помимо левой. С этой целью указатель передается в функцию, которая имеет параметры, содержащие правильный размер массива. Для того, чтобы понять принципы работы, рассмотрим небольшой пример, создающий таблицу чисел от 1 до 10, содержащую их первую, вторую, третью и четвертую степени: #include <stdlib.h> #include <stdio.h> int pwr(int a, int b); void table(int p[5][11]), show(int p[5] [11]); /* данная программа выводит различные числа, возведенные в целочисленные степени */ int main(void) { int *р; р = (int *) malloc(55*sizeof (int)); if(!p) { printf("Memory request failed.\n"); return 1; } /* p - это просто указатель */ table(p); show(p); return 0; } /* создание таблицы чисел */ void table(int p[5] [11]) /* теперь компилятор думает, что р - это массив */ { register int i, j; for(j=1; j <11; j++) for (i=1; i<5; i++) p [i] [ j ] = pwr(j, i); /* вывод таблицы */ void show(int p[5][11]) { register int i, j; printf ("%10s %10s %10s %10s\n", "N", "N^2", "N^3", "N^4"); for(j=1; j<11; j++) { for(i=1; i<5; i++) printf("%10d ", p[i][j]); printf ("\n"); } } /* возведение а в степень b */ int pwr(int a, int b) register int t=1; for(; b; b--) t = t*a; return t; } Программа в итоге должна выдать:

N	N^2	N^3	N^4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	1 4 9 16 25 36 49 64 81 100	1 8 27 64 125 216 343 512 727 1000	1 16 81 256 625 1296 2401 4096 6561 10000

Способ, показанный в данной программе, позволяет использовать в С многомерные динамические массивы. На самом деле в функциях show() и table() мы имеем целочисленный массив 5 на 11. Отличие состоит в том, что место для хранения массива выделяется с помощью оператора malloc(), а не с помощью обычного оператора объявления массива. Также обратим внимание на использование sizeof для вычисления размера памяти, необходимой для выделения целочисленного массива 5 на 11. sizeof обеспечивает работу программы как с 16-, так и с 32-битными целыми.