第六章 “另类”数组

 

动态数组与字符串常量可算是两种“另类”数组。

        VLA可变长数组并不为C89所支持，C99才开始支持VLA。但如果想在只支持C89的编译环境中使用VLA的话，怎么办呢？我们可以用动态数组来“模拟”，动态数组在矩阵的运算中很常见，常用来向函数传递一个大小可变的矩阵。动态数组的原理，是利用一块或多块动态分配的内存存储各维的首地址，这样就可以p[i][j]的形式访问数组的数据了。但是，动态数组并非真正的数组，它只是对数组的一种模拟。由于具有数组类型的数组名是系统行为，在用户这一级没法做到，因此只能以指针的形式存放首地址，sizeof(p)和sizeof(p[i])结果都是4字节。虽然动态数组是依靠动态分配内存来建立的，但动态的意义并非来自这里，而是指大小可变。笔者觉得用“动态数组”这个名称来命名非常适合，既不失大小可变的特征，又可以跟VLA可变长数组区分开来。

        下面是建立动态数组的示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void computedata(int *, int, int);

int main(void)
{
        int iData[100], x, y;
        do
        {
                printf("The product obtained by multiplying x and y must be less than 100!");
                printf("x=");
                scanf("%d", &x);
                printf("y=");
                scanf("%d", &y);
        }
        while(x*y > 100);
        computedata(iData, x, y);
        return 0;
}

void computedata(int *ipSource, int iRow, int iColumn)
{
        int **ipTemp, i, j;
        ipTemp = (int **)malloc(iRow*sizeof(int*));
        for(i=0; i<iRow; ++i) ipTemp[i] = ipSource+i*iColumn;
        for(i=0; i<iRow; ++i) for(j=0; j<iColumn; ++j) ipTemp[i][j] += 1;
        free(ipTemp);
        return;
}

以上示例把动态数组ipTemp的元素都加了1，由于只是示例，笔者省略了检测数据合法性的代码。iRow是第一维上界，iColumn是第二维上界，iData是源数据缓冲区，iRow*iColumn的积不能超过iData缓冲区的大小，否则就会越界了，但可以比它小。示例中iData被定义为一维数组，当然根据自己的需要也可以用其它类型的缓冲区代替，例如动态分配的一块内存，或者多维数组，如果是多维数组，例如三维数组int iData[10][10][10]，调用computedata函数时，实参iData得做一些转换：

computedata((int *)iData, x, y);或者computedata(&iData[0][0][0], x, y);都可以。

ipSource指针用来传递缓冲区的首地址，这个指针由于要用来计算各维的地址，因此最好定义为一级指针，这样比较方便。ipTemp是一个二级指针，这是因为它指向的那块内存存放的是指针，这些指针指向各维的首地址，对ipTemp的元素来说，ipTemp就是二级的。最后记得free(ipTemp);

        以上是定义一个二维动态数组的例子，多维动态数组的创建方法跟这个类似，下面给出三维动态数组的代码：

void computedata(int *ipSource, int iHigh, int iRow, int iColumn)
{
        int ***ipTemp, i, j, k;
        ipTemp = (int ***)malloc(iHigh*sizeof(int**));
        for(i=0; i<iHigh; ++i) ipTemp[i] = (int **)malloc(iRow*sizeof(int*));
        for(i=0; i<iHigh; ++i) for(j=0; j<iRow; ++j) ipTemp[i][j] = ipSource+i*iRow*iColumn+j*iColumn;
        for(i=0; i<iHigh; ++i) for(j=0; j<iRow; ++j) for(k=0; k<iColumn; ++k) ipTemp[i][j][k] += 1;
        for(i=0; i<iHigh; ++i) free(ipTemp[i]);
        free(ipTemp);
        return;
}

        下面来讨论字符串常量。
        众所周知，C语言是没有字符串变量的，因而，C89规定，字符串常量就是一个字符数组。因此，尽管字符串常量的外部表现形式跟数组完全不同，但它的确是一个真正的数组，实际上，字符串常量本身就是这个数组的首地址，并且具有数组类型，对一个字符串常量进行sizeof运算，例如sizeof("abcdefghi")，结果是10，而不是4。字符串常量与一般数组的主要区别，是字符串常量存放在静态存储区，而一般数组（非static）则是在栈中静态分配的。由于字符串常量是数组首地址，因此可以数组引用的形式使用它，例如：

printf("%s", &"abcdefghi"[4]);

这将打印出字符串efghi。还可以这样：

printf("%s", "abcdefghi"+4);

同样打印出字符串efghi。实际上，&"abcdefghi"[4]等价于&*("abcdefghi"+4)，去掉&*后，就是"abcdefghi"+4了。

我们可以利用字符串常量这些特性写出一些有趣的程序来，例如：

#include <stdio.h>

int iLine=1;

int main(void)
{
 printf("%*s\n", 7-(iLine>4?iLine-4:4-iLine), "*******"+2*(iLine>4?iLine-4:4-iLine));
 if(++iLine != 8) main();
 return 0;
}

这个程序不使用任何数组形式的引用，不使用循环，就可以打印出用*号组合出来的菱形。当然，笔者并非鼓励大家编写这样的代码，但通过这样的例子加深对字符串常量的认识，仍然是非常重要的。