12 (Лекции 2013-го года)

Курс «Алгоритмы и алгоритмические языки»1 семестр 2013/2014Лекция 121Динамическое распределение памятиФункцияvoid *malloc (size_t size)выделяет область памяти размером size байтов и возвращаетуказатель на выделенную область памяти.Если память не выделена (например, в системе не осталосьсвободной памяти требуемого размера), возвращаемыйуказатель имеет значение NULL.Поскольку результат операции sizeof имеет тип size_tи равен длине операнда в байтах, в качестве size можноиспользовать результат операции sizeof.Тривиальные примеры:(1)Выделение непрерывного участка памяти объемом 1000 байтов:char *p;p = (char *) malloc (1000);(2)Выделение памяти для 50 целых:int *p;/* явное приведение типа необязательно */p = malloc (50 * sizeof (int));2Динамическое распределение памятиФункцияvoid free (void *p)возвращает системе выделенный ранее участок памяти суказателем p.Важное замечание: Аргументом функции free() обязательнодолжен быть указатель p на участок памяти, выделенной ранеефункцией malloc().Вызов функции free() с неправильным указателем неопределен и может привести к разрушению системыраспределения памяти.Вызов функции free() с указателем NULL не приводит ни ккаким действиям (С99).Функции malloc()и free()входят в состав библиотекиstdlib.h.3Динамическое распределение памятиПример.

Динамическое выделение памяти для строки:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>int main (void) {char *s;int t;s = (сhar *) malloc (80 * sizeof (char));if (!s) {fprintf (stderr, "требуемая память не выделена.\n");return 1; /* исключительная ситуация */}fgets (s, 80, stdin); s[strlen (s) – 1] = '\0';/* посимвольный вывод перевернутой строки на экран */for (t = strlen(s) - 1; t >= 0; t--)putchar (s[t]);free (s);return 0;}4Динамическое распределение памятиПример.

Динамическое выделение памяти для двухмерногоцелочисленного массива (матрицы):#include#includelong pwrlong tfor (;return}<stdio.h><stdlib.h>(int a, int b) {= 1;b; b--) t *= a;t;int main (void) {long *p[6];int i, j;for (i = 0; i < 6; i++)if (!(p[i] = malloc (4 * sizeof (long)))) {printf ("требуемая память не выделена. \n");exit(1);}for (i = 1; i < 7; i++)for (j = 1; j < 5; j++)p[i – 1][j – 1] = pwr (i, j);for (i = 1; i < 7; i++) {for (j = 1; j < 5; j++)printf ("%10ld ", p[i – 1][j – 1]);printf ("\n");}/* Цикл с освобождением памяти */return 0;}5Динамическое распределение памятиПример.

Динамическое выделение памяти для двухмерногоцелочисленного массива (матрицы):#include <stdio.h>#include <stdlib.h>long pwrlong tfor (;t *=return}(int a, int b) {= 1;b; b--)a;t;int main (void) {long *p[6];int i, j;for (i = 0; i < 6; i++)if (!(p[i] = malloc (4 * sizeof (long)))) {printf ("требуемая память не выделена. \n");exit(1);}6Динамическое распределение памятиПример.

Динамическое выделение памяти для двухмерногоцелочисленного массива (матрицы):for (i = 1; i < 7; i++)for (j = 1; j < 5; j++)p[i – 1][j – 1] = pwr (i, j);for (i = 1; i < 7; i++) {for (j = 1; j < 5; j++)printf ("%10ld ", p[i – 1][j – 1]);printf ("\n");}for (i = 0; i < 6; i++)free (p[i]);return 0;}7VLA-массивыВ Си-89 размер массива обязан являться константой. Этонеудобно при передаче массивов (многомерных) в функции:/* можно передать int a[5]; int a[42]; ...

*/int asum1d (int a[], int n) {int s = 0;for (int i = 0; i < n; i++)s += a[i];return s;}/* можно передать только int a[???][5] */int asum2d (int a[][5], int n) {int s = 0;for (int i = 0; i < n; i++)for (int j = 0; j < 5; j++)s += a[i][j];return s;}8VLA-массивыВ Си-99 размер массива автоматического класса памятиможет задаваться во время выполнения программы:int foo (int n) {int a[n];<...

Можно обрабатывать a[i]...>}/* можно передать int a[???][???] */int asum2d (int m, int n, int a[m][n]) {int s = 0;for (int i = 0; i < m; i++)for (int j = 0; j < n; j++)s += a[i][j];return s;}Объявление функции asum2d:int asum2d (int m, int n, int a[m][n]);int asum2d (int, int, int [*][*]);9VLA-массивы и динамическое выделение памятиФункция asum2d может использоваться с VLA-массивами,но они всегда выделяются в автоматической памяти:int foo (int m, int n) {int a[m][n]; int s;<... Считаем a[i][j]...>s = asum2d (m, n, a);}Можно выделить VLA-массив в динамической памяти:int main (void) {int m, n;scanf ("%d%d", &m, &n);int (*pa)[n];pa = (int (*)[n]) malloc (m * n * sizeof (int));<... Считаем pa[i][j]...>s = asum2d (m, n, pa);free (pa);10}Динамическое распределение памятиСостав функций динамического распределения памятибиблиотеки stdlib (заголовочный файл <stdlib.h>)voidvoidvoidvoid*malloc (size_t size);free (void *p);*realloc (void *p, size_t size);*calloc(size_t num, size_t size);Функцияvoid *realloc (void *p, size_t size)согласно стандарту Си99 сначала выполняет free (p),а потом p = malloc (size), возвращая новое значениеуказателя p.

При этом значения первых size байтов новой истарой областей совпадают.Функцияvoid *calloc (size_t num, size_t size)работает аналогично функции malloc (size1),где size1 = num * size (т.е. выделяет память для размещениямассива из num объектов размера size).Выделенная память инициализируется нулевыми значениями11Массив переменного размера в структуре (C99)Flexible array member – последнее поле структуры:struct polygon {int np; /* число вершин */struct point points[];}Варьирование размера переменного массива:int np; struct polygon *pp;scanf ("%d", &np);pp = malloc (sizeof (struct polygon)+ np * sizeof (struct point));pp->np = np;for (int i = 0; i < np; i++)scanf ("%d%d", &pp->points[i].x,12&pp->points[i].y);Схема компиляцииИсходная программаfile1.cfile3.cfile2.c1Препроцессор1Препроцессор1Препроцессор2Компилятор2Компилятор2Компиляторfile1.s3Ассемблерfile3.sfile2.s3file1.oАссемблерfile2.o43Ассемблерfile3.oКомпоновщикИсполняемый файл13ПрепроцессорПеред компиляцией выполняется этап препроцессирования.Это обработка программного модуля для получения егоокончательного текста, который отдается компилятору.Управление препроцессированием выполняется с помощьюдиректив препроцессора:#include <...> - системные библиотеки#include "..." – пользовательские файлы#define name (parameters) text#undef name#define MAX 128#define ABS(x) ((x) >= 0 ? (x) : -(x))x -> y – 7ABS(x) -> ((y – 7) >= 0 ? (y – 7) : -(y – 7))x -> a-- ?14Препроцессор и условная компиляцияПрепроцессор позволяет организовать условное включениефрагментов кода в программу#ifdef name / #endif – проверка определения имени#ifndef _STDIO_H#define _STDIO_H<...

текст файла ...>#endif15Препроцессор и условная компиляцияПрепроцессор позволяет организовать условное включениефрагментов кода в программу#if/#if defined/#elif/#else/#endif – общие проверкиусловий#if HOST_BITS_PER_INT >= 32typedef unsigned int gfc_char_t;#elif HOST_BITS_PER_LONG >= 32typedef unsigned long gfc_char_t;#elif defined(HAVE_LONG_LONG)&& (HOST_BITS_PER_LONGLONG >= 32)typedef unsigned long long gfc_char_t;#else#error "Cannot find an integer type with at least 32 bits"#endif16Препроцессор: операции # и ##Операция # позволяет получить строковое представлениеаргумента#define FAIL(op)do {fprintf (stderr, "Operation " #op "failed: ""at file %s, line %d\n", __FILE__,__LINE__);abort ();} while (0)\\\\\\int foo (int x, int y) {if (y == 0)FAIL (division);return x / y;}do { fprintf (stderr, "Operation " "division" "failed: " "at file%s, line %d\n", "fail.c", 13); abort (); } while (0);17.