C语言使用 void 指针实现Stack

数据结构基础课的教材使用C来实现数据结构,上学期看别的书用C++实现时还没什么感觉,一对比就发现C++的类和模板用起来比C方便多了。

在写四则运算计算器的时候,int写一遍,char还得写一遍感觉十分痛苦,百度了一下有没有别的解决办法,发现了下面这篇文章。

如何利用堆栈及逆波兰表达式进行数学四则运算:http://www.xuebuyuan.com/1602553.html

关键是在于理解 void 指针与一般指针的不同之处是它只保存数据的首地址,而不知道也不关心数据究竟有多少个字节。

因此利用 memcpy 可以无视数据类型进行赋值,这就让我们能够创建多种类型的Stack。

由于 memcpy 的参数是 void 指针,所以Push和Pop的都只接受地址作为参数,并且直接将改变应用于相应的内存单元,并不返回值。

此外,此处实现的Top指针也和一般的Stack定义不同,此处的Top指针总是指向下一个可用的内存单元。

仿照着写了一个Stack的实现如下:

 1 // stack.h
 2 // This stack is implemented by void pointer, so it is GENERIC.
 3 //
 4 // How the void pointer allows assignments of different data types:
 5 // first, a normal pointer is binded to a data type, so it knows the number of bytes of the
 6 // data it points to. second, it has an address, which is the start-address of the data.
 7 // so they can tell the compiler where to start and where to stop accessing the data.
 8 //
 9 // but void pointer is binded to no data type. it only knows the starting-address.
10 // so it can be forcely assigned to any pointers, thus allowing assignments of all data types.
11 // so what we do is: when we create the stack, we MALLOC a block of free space, and we take a
12 // integer, the typesize, which specifies the length of the data.
13 // We use the function MEMCPY, which directly access the addresses,to push the data in the stack
14 // and pop data out of the stack.
15 //
16 // The difference from the definiton:
17 // the stack pointer here is different from the definition.
18 // when the stack is empty, Top == base.
19 // when an element is pushed in, Top points to the address after the last byte of the element.
20 // so the Top always points to the next available space.
21
22 #include<stdio.h>
23 #include<stdlib.h>
24
25 struct Record
26 {
27     void *Top;
28     void *base;
29     int stacksize;
30     size_t typesize;
31 };
32
33 typedef struct Record *Stack;
34
35 Stack CreateStack(int stacksize, size_t typesize);
36 void Push(Stack S, void *data);
37 void Pop(Stack S, void *data);
38 int IsEmpty(Stack S);
39 void Clear(Stack S);
40 void Destroy(Stack S);
// stack.c
#include"stack.h"
#include<string.h>

Stack CreateStack(int stacksize, size_t typesize)
{
    Stack S = (Stack)malloc(sizeof(struct Record));
    S->base = malloc(stacksize*typesize);
    if(!S->base)
    {
        printf("Out of space.\n");
        exit(1);
    }

    S->Top = S->base;
    S->stacksize = stacksize;
    S->typesize = typesize;

    return S;
}

void Push( Stack S, void *data)
{
    if( (int)(S->Top - S->base) + S->typesize > S->stacksize )
    {
        printf("Out of space to Push.\n");
        exit(1);
    }

    memcpy(S->Top, data, S->typesize);
    S->Top = (void*)( (int)S->Top + S->typesize );
}

  // GNU defines the arithmetic of void* equals to char(which is defined as byte).
  // ANSI says we cannot do arithmetic on void* because we don‘t know the type.
  // so when we update the Top pointer, first regard it as an int, and convert it
  // back when we are finished.

void Pop( Stack S, void *data)
{
    if( S->Top == S->base )
    {
        printf("Error:Popping an empty stack.\n");
        exit(1);
    }

    S->Top = (void*)( (int)S->Top - S->typesize);
    memcpy(data, S->Top, S->typesize);
}

void Clear(Stack S)
{
    S->Top = S->base;
}

int IsEmpty(Stack S)
{
    return S->Top == S->base;
}

void Destroy(Stack S)
{
    free(S->base);
}
时间: 2024-10-12 12:16:27

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