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线性结构的处理

我们知道,在内存中的空间都是连续的。也就是说,0x00000001下面的地址必然是0x00000002。所以,空间上是不会出现地址的突变的。那什么数据结构类型是连续内部空间呢,其实就是数组,当然也可以是堆。数组有很多优势,它可以在一段连续空间内保存相同类型的数据,并且对这些数据进行管理。所以从这个意义上说,掌握了数组才能说明你数据结构入门了。

那么,在实际开发中,我们对线性结构应该注意些什么呢?我个人的观点:

(1)数组的资源是有限的,必须确定资源的范围

(2)数组中资源的申请和释放必须一一对应,否则很容易造成资源泄漏的现象

(3)数组中的注意事项同样应用于堆分配的连续内存资源空间中

下面是自己设计的一个int分配的小程序,大家可以一起尝试一下:

a)设计内存节点的数据形式

typedef struct _DATA_NODE
{
    int* pData;
    char* pFlag;
    int num;
}DATA_NODE;

#define STATUS int
#define TRUE 1
#define FALSE 0

b)创建内存节点

DATA_NODE* malloc_node(int number)
{
    DATA_NODE* pDataNode = NULL;
    if(0 == number)
        return NULL;

    pDataNode = (DATA_NODE*) malloc(sizeof(DATA_NODE));
    assert(NULL != pDataNode);
    memset(pDataNode, 0, sizeof(DATA_NODE));

    pDataNode->pData = (int*)malloc(sizeof(int) * number);
    if(NULL == pDataNode->pData){
        free(pDataNode);
        return NULL;
    }

    pDataNode->pFlag = (char*) malloc( (number + 7) >> 3);
    if(NULL == pDataNode->pFlag){
        free(pDataNode->pData);
        free(pDataNode);
        return NULL;
    }

    memset(pDataNode->pData, 0, sizeof(int) * number);
    memset(pDataNode->pFlag, 0, (number + 7) >> 3);
    pDataNode->num = number;
    return pDataNode;
}

c) 删除内存节点

STATUS free_node(const DATA_NODE* pDataNode)
{
    if(NULL == pDataNode)
        return FALSE;

    assert(NULL != pDataNode ->pData);
    assert(NULL != pDataNode-> pFlag);
    assert(0 != pDataNode);

    free(pDataNode->pFlag);
    free(pDataNode->pData);
    free((void*)pDataNode);
    return TRUE;
}

d)判断当前是否还有内存可以分配

int check_if_data_exist(const DATA_NODE* pDataNode)
{
    int number = pDataNode->num;
    char* pFlag = pDataNode->pFlag;
    unsigned char flag = 0;
    int loop = 1;

    while(loop <= number){
        flag = pFlag[(loop + 7) >> 3 - 1] & (0x1 << ((loop + 7) % 8));
        if(0 != flag){
            return loop;
        }

        loop ++;
    }

    return -1;
}

e) 分配内存空间

int* alloca_data(const DATA_NODE* pDataNode)
{
    int* pData = NULL;
    int pos;
    if(NULL == pDataNode)
        return NULL;

    if(-1 == (pos = check_if_data_exist(pDataNode)))
        return NULL;

    pDataNode->pFlag[(pos + 7) >> 3 - 1] |= 0x1 << ((pos + 7)% 8);
    return pDataNode->pData + (pos - 1);
}

f)回收内存空间

STATUS free_data(const DATA_NODE* pDataNode, const int* pData)
{
    int pos = 0;
    if(NULL == pDataNode || NULL == pData)
        return FALSE;

    if(pData < pDataNode->pData || pData > (pDataNode->pData + pDataNode->num))
        return FALSE;

    pos = (pData - pDataNode->pData) >> 3;
    pDataNode->pFlag[(pos + 7) -1]  &= ~(0x1 << ((pos + 7) % 8));
    return TRUE;
}

g)统计当前已经分配了多少DWORD空间

int count_free_space(const DATA_NODE* pDataNode)
{
    int count = 0;
    int loop = 1;
    char flag = 0;
    if(NULL == pDataNode)
        return 0;

    for(; loop <= pDataNode->num; loop++)
    {
        flag = pDataNode->pFlag[(loop + 7) >> 3 - 1] & (0x1 << ((loop + 7) % 8));
        if(0 == flag){
            count ++;
        }
    }

    return count;
}

上面的代码只是一个示范,大家可以在这个基础之上加以改进,比如说:

(1)修改成可以自由分配很多内存,注意需要同时修改flag的结构类型

(2)修改成先到先得的内存分配类型

(3)修改成最合适空间的内存分配类型

(4)修改成debug类型的内存分配形式,每次分配和释放的时候都检查内存是否越界、是否没有成对运行,注意需要添加对应的判断函数


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