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C语言实现动态数组

时间：2023-07-04 04:37:18

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C语言实现动态数组

指针与动态数组笔记

看公开课的学习笔记，C学习者交流群号 433368826 （我只是群员）

何为数组？

在C语言中，定义一个数组，则是在计算机的内存中占据了一块固定的区域用于存储数据。

定义数组：

int array[10] = {0 };

我们定义一个一般的一维数组往往有几个参数，以上述例子为例：

数组存储数据的类型上为int整形，也就是数组中单位大小数组的变量名上为array数组元素数上为10数组的元素初值上表示所有元素均为0

定义一个数组需要以上的几个参数，下面我们具体看一下数组在内存中的图示：

如上所说，数组只是在计算机的内存中占据了一块区域，用来存放指定类型的数据的集合。数组中存放的每一个元素对应这块区域中的一个地址，每一个地址的长度则取决于定义数组时指定的数据类型。一个元素的长度则为单位。C的一般数组要求每个元素数据类型是一致的，也就是单位长度一致，这就把这块区域等分成了若干部分。

数组的遍历方法

需要明确的是数组中存放的是每个元素存储所在的内存地址，而并非是数本身。这也就意味着我们可以对这个地址上写入、修改、删除数据。数组中每个单位地址对应一个下标，从0开始。比如数组中第一个元素的调用方法就是：

数组名[下标]

或者是以指针调用的方法，令指针指向该数组在内存中的地址，如：

int* p = array;

指针调用数组有两种方式：

下标式指针[下标]表达式指针+偏移量如 p + 0 表示第一个元素

C 一般数组弊端

有时候我们为数组指定了大小，但是只使用了其中的一部分，就会造成空间上的浪费。而如果定义的数组过小，又容易造成成员的溢出，而且不方便后续进行增删修改。这个问题在面向对象的语言中根本不成问题，而在C语言中该如何解决呢？答案是动态数组。

动态数组是什么？

回归数组的本质，其实只是在内存中占据了一块区域。本质上就是一块内存区域而已。而我们可以人为的去内存中开辟内存供我们使用，而不是定义数组去划分内存。这样我们可以做到高自由度的自定义数组。而为了做到这点我们会依赖两个C标准库中的函数：

malloc 动态内存分配realloc 动态内存扩充

这两个函数定义如下：

*void malloc(size);*void realloc(void *address,int newsize)

这两个函数的返回值都是一个void类型的指针，则我们调用的时候需要去定义一个指针来存储这个内存地址。而后通过指针遍历数组的方法来进行遍历。通过malloc()函数我们可以在内存中划分一块区域赋给指针，而通过realloc()函数可以将某一个内存区域进行扩大。

动态数组的实现思路

反复分配不同大小的区域来存储数据：

这个思路在于，我们首先会分配一块单位大小区域（初值）给一个指针用来存储第一个元素，而后数组添加新的元素时我们将开辟一块更大的区域，将原区域中的元素复制到新的区域，紧接着在新的区域添加末尾元素，然后使用free()函数释放旧的空间。

图示：

代码实现

int* p = NULL;int len = 0; //数组长度void AddNumber(int data){int* pNew = (int*)malloc(sizeof(int)*len);if(p){memcpy(pNew,p,sizeof(int)*len);free(p);}p = pNew;p[len++] = data;}

原内存扩充法：

这个方法是我用realloc函数实现的，需要注意的是realloc函数是包含在“stdlib.h”头文件中的。使用的时候需要调用。另外一个需要注意的点是，上面无论是malloc还是realloc函数，返回值都是一个无类型的指针。我们在将它赋给对应类型变量的时候需要进行强制类型转换。

下面说以下这个方法的思路：

我们首先给指针p赋一个空地址，然后当我们每次往这个地址中添加元素的时候使用realloc函数在原有地址上增加一个单位的大小。具体图示如下：

这个思路简单粗暴，代码也是一样。