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topoic=動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)分配

在數(shù)組一章中，曾介紹過(guò)數(shù)組的長(zhǎng)度是預(yù)先定義好的， 在整個(gè)程序中固定不變。Ｃ語(yǔ)言中不允許動(dòng)態(tài)數(shù)組類型。
例如： int n;scanf("%d",&n);int a[n]; 用變量表示長(zhǎng)度，想對(duì)數(shù)組的大小作動(dòng)態(tài)說(shuō)明， 這是錯(cuò)誤的。但是在實(shí)際
的編程中，往往會(huì)發(fā)生這種情況， 即所需的內(nèi)存空間取決于實(shí)際輸入的數(shù)據(jù)，而無(wú)法預(yù)先確定。對(duì)于這種問(wèn)題， 用
數(shù)組的辦法很難解決。為了解決上述問(wèn)題，Ｃ語(yǔ)言提供了一些內(nèi)存管理函數(shù)，這些內(nèi)存管理函數(shù)可以按需要?jiǎng)討B(tài)地分
配內(nèi)存空間， 也可把不再使用的空間回收待用，為有效地利用內(nèi)存資源提供了手段。 常用的內(nèi)存管理函數(shù)有以下三
個(gè)：

1.分配內(nèi)存空間函數(shù) malloc
調(diào)用形式： (類型說(shuō)明符*) malloc (size) 功能：在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一塊長(zhǎng)度為"size" 字節(jié)的連續(xù)區(qū)域。
函數(shù)的返回值為該區(qū)域的首地址。 “類型說(shuō)明符”表示把該區(qū)域用于何種數(shù)據(jù)類型。(類型說(shuō)明符*)表示把返回值強(qiáng)
制轉(zhuǎn)換為該類型指針�！皊ize”是一個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)。例如： pc=(char *) malloc (100); 表示分配 100個(gè)字節(jié)的內(nèi)存空
間，并強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組類型， 函數(shù)的返回值為指向該字符數(shù)組的指針， 把該指針賦予指針變量pc。
2.分配內(nèi)存空間函數(shù) calloc
calloc 也用于分配內(nèi)存空間。調(diào)用形式： (類型說(shuō)明符*)calloc(n,size) 功能：在內(nèi)存動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配 n塊長(zhǎng)度
為“size”字節(jié)的連續(xù)區(qū)域。函數(shù)的返回值為該區(qū)域的首地址。(類型說(shuō)明符*)用于強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。calloc函數(shù)與
malloc 函數(shù)的區(qū)別僅在于一次可以分配 n塊區(qū)域。例如： ps=(struet stu*) calloc(2,sizeof (struct stu)); 其
中的 sizeof(struct stu)是求stu的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。因此該語(yǔ)句的意思是：按 stu的長(zhǎng)度分配 2塊連續(xù)區(qū)域，強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為
stu類型，并把其首地址賦予指針變量ps。
3.釋放內(nèi)存空間函數(shù)free
調(diào)用形式： free(void*ptr); 功能：釋放 ptr所指向的一塊內(nèi)存空間，ptr 是一個(gè)任意類型的指針變量，它指向被釋
放區(qū)域的首地址。被釋放區(qū)應(yīng)是由malloc或 calloc函數(shù)所分配的區(qū)域：[例7.9]分配一塊區(qū)域，輸入一個(gè)學(xué)生數(shù)據(jù)。
main()
{
struct stu
{
int num;
char *name;
char sex;
float score;
} *ps;
ps=(struct stu*)malloc(sizeof(struct stu));
ps->num=102;
ps->name="Zhang ping";
ps->sex='M';
ps->score=62.5;
printf("Number=%d\nName=%s\n",ps->num,ps->name);
printf("Sex=%c\nScore=%f\n",ps->sex,ps->score);

free(ps);
}

本例中，定義了結(jié)構(gòu)stu，定義了stu類型指針變量ps。 然后分配一塊stu大內(nèi)存區(qū)，并把首地址賦予ps，使
ps指向該區(qū)域。再以ps為指向結(jié)構(gòu)的指針變量對(duì)各成員賦值，并用printf 輸出各成員值。最后用free函數(shù)釋放ps
指向的內(nèi)存空間。 整個(gè)程序包含了申請(qǐng)內(nèi)存空間、使用內(nèi)存空間、釋放內(nèi)存空間三個(gè)步驟， 實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間的動(dòng)態(tài)分
配。鏈表的概念在例7.9中采用了動(dòng)態(tài)分配的辦法為一個(gè)結(jié)構(gòu)分配內(nèi)存空間。每一次分配一塊空間可用來(lái)存放一個(gè)學(xué)
生的數(shù)據(jù)， 我們可稱之為一個(gè)結(jié)點(diǎn)。有多少個(gè)學(xué)生就應(yīng)該申請(qǐng)分配多少塊內(nèi)存空間， 也就是說(shuō)要建立多少個(gè)結(jié)點(diǎn)。
當(dāng)然用結(jié)構(gòu)數(shù)組也可以完成上述工作， 但如果預(yù)先不能準(zhǔn)確把握學(xué)生人數(shù)，也就無(wú)法確定數(shù)組大小。 而且當(dāng)學(xué)生留
級(jí)、退學(xué)之后也不能把該元素占用的空間從數(shù)組中釋放出來(lái)。 用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的方法可以很好地解決這些問(wèn)題。 有一個(gè)
學(xué)生就分配一個(gè)結(jié)點(diǎn)，無(wú)須預(yù)先確定學(xué)生的準(zhǔn)確人數(shù)，某學(xué)生退學(xué)， 可刪去該結(jié)點(diǎn)，并釋放該結(jié)點(diǎn)占用的存儲(chǔ)空間。
從而節(jié)約了寶貴的內(nèi)存資源。 另一方面，用數(shù)組的方法必須占用一塊連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域。 而使用動(dòng)態(tài)分配時(shí)，每個(gè)結(jié)
點(diǎn)之間可以是不連續(xù)的(結(jié)點(diǎn)內(nèi)是連續(xù)的)。 結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系可以用指針實(shí)現(xiàn)。 即在結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中定義一個(gè)成員項(xiàng)用來(lái)
存放下一結(jié)點(diǎn)的首地址，這個(gè)用于存放地址的成員，常把它稱為指針域�？稍诘谝粋�(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域內(nèi)存入第二個(gè)結(jié)點(diǎn)
的首地址， 在第二個(gè)結(jié)點(diǎn)的指針域內(nèi)又存放第三個(gè)結(jié)點(diǎn)的首地址， 如此串連下去直到最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)。最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)
因無(wú)后續(xù)結(jié)點(diǎn)連接，其指針域可賦為 0。這樣一種連接方式，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中稱為“鏈表”。圖 7.3為鏈表的示意圖。

在圖7.3中，第0個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為頭結(jié)點(diǎn)， 它存放有第一個(gè)結(jié)點(diǎn)的首地址，它沒(méi)有數(shù)據(jù)，只是一個(gè)指針變量。 以下
的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都分為兩個(gè)域，一個(gè)是數(shù)據(jù)域，存放各種實(shí)際的數(shù)據(jù)，如學(xué)號(hào)num，姓名name，性別 sex和成績(jī) score等。
另一個(gè)域?yàn)橹羔樣颍?存放下一結(jié)點(diǎn)的首地址。鏈表中的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都是同一種結(jié)構(gòu)類型。例如， 一個(gè)存放學(xué)生學(xué)號(hào)
和成績(jī)的結(jié)點(diǎn)應(yīng)為以下結(jié)構(gòu)：

struct stu
{ int num;
int score;
struct stu *next;
}

前兩個(gè)成員項(xiàng)組成數(shù)據(jù)域，后一個(gè)成員項(xiàng) next構(gòu)成指針域， 它是一個(gè)指向 stu類型結(jié)構(gòu)的指針變量。鏈表的基
本操作對(duì)鏈表的主要操作有以下幾種：

1.建立鏈表；
2.結(jié)構(gòu)的查找與輸出；
3.插入一個(gè)結(jié)點(diǎn)；
4.刪除一個(gè)結(jié)點(diǎn)；
下面通過(guò)例題來(lái)說(shuō)明這些操作。
[例 7.10]建立一個(gè)三個(gè)結(jié)點(diǎn)的鏈表，存放學(xué)生數(shù)據(jù)。 為簡(jiǎn)單起見， 我們假定學(xué)生數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中只有學(xué)號(hào)和年齡兩項(xiàng)。