Брайан Керниган - Язык программирования Си. Издание 3-е, исправленное
Вообще говоря, требования, касающиеся выравнивания, можно легко выполнить за счет некоторого перерасхода памяти. Однако для этого возвращаемый указатель должен быть таким, чтобы удовлетворялись любые ограничения, связанные с выравниванием. Функция alloc, описанная в главе 5, не гарантирует нам любое конкретное выравнивание, поэтому мы будем пользоваться стандартной библиотечной функцией malloc, которая это делает. В главе 8 мы покажем один из способов ее реализации.
Вопрос об объявлении типа таких функций, как malloc, является камнем преткновения в любом языке с жесткой проверкой типов. В Си вопрос решается естественным образом: malloc объявляется как функция, которая возвращает указатель на void. Полученный указатель затем явно приводится к желаемому типу (Замечание о приведении типа величины, возвращаемой функцией malloc, нужно переписать. Пример коpректен и работает, но совет является спорным в контексте стандартов ANSI/ISO 1988-1989 г. На самом деле это не обязательно (при условии что приведение void* к ALMOSTANYTYPE* выполняется автоматически) и возможно даже опасно, если malloc или ее заместитель не может быть объявлен как функция, возвращающая void*. Явное приведение типа может скрыть случайную ошибку. В другие времена (до появления стандарта ANSI) приведение считалось обязательным, что также справедливо и для C++. - Примеч. авт.). Описания malloc и связанных с ней функций находятся в стандартном заголовочном файле ‹stdlib.h›. Таким образом, функцию talloc можно записать так:
#include ‹stdlib.h›
/* talloc: создает tnode */
struct tnode *talloc(void) {
return (struct tnode *) malloc(sizeof(struct tnode));
}
Функция strdup просто копирует строку, указанную в аргументе, в место, полученное с помощью malloc:
char *strdup(char *s) /* делает дубликат s */
{
char *p;
p = (char *) malloc(strlen(s)+1); /* +1 для ' ' */
if (p != NULL)
strcpy(p, s);
return p;
}
Функция malloc возвращает NULL, если свободного пространства нет; strdup возвращает это же значение, оставляя заботу о выходе из ошибочной ситуации вызывающей программе.
Память, полученную с помощью malloc, можно освободить для повторного использования, обратившись к функции free (см. главы 7 и 8).
Упражнение 6.2. Напишите программу, которая читает текст Си-программы и печатает в алфавитном порядке все группы имен переменных, в которых совпадают первые 6 символов, но последующие в чем-то различаются. Не обрабатывайте внутренности закавыченных строк и комментариев. Число 6 сделайте параметром, задаваемым в командной строке.
Упражнение 6.3. Напишите программу печати таблицы "перекрестных ссылок", которая будет печатать все слова документа и указывать для каждого из них номера строк, где оно встретилось. Программа должна игнорировать "шумовые" слова, такие как "и", "или" и пр.
Упражнение 6.4. Напишите программу, которая печатает весь набор различных слов, образующих входной поток, в порядке возрастания частоты их встречаемости. Перед каждым словом должно быть указано число вхождений.
6.6 Просмотр таблиц
В этом параграфе, чтобы проиллюстрировать новые аспекты применения структур, мы напишем ядро пакета программ, осуществляющих вставку элементов в таблицы и их поиск внутри таблиц. Этот пакет - типичный набор программ, с помощью которых работают с таблицами имен в любом макропроцессоре или компиляторе. Рассмотрим, например, инструкцию #define. Когда встречается строка вида
#define IN 1
имя IN и замещающий его текст 1 должны запоминаться в таблице. Если затем имя IN встретится в инструкции, например в
state = IN;
это должно быть заменено на 1.
Существуют две программы, манипулирующие с именами и замещающими их текстами. Это install(s,t), которая записывает имя s и замещающий его текст t в таблицу, где s и t - строки, и lookup(s), осуществляющая поиск s в таблице и возвращающая указатель на место, где имя s было найдено, или NULL, если s в таблице не оказалось.
Алгоритм основан на хэш-поиске: поступающее имя свертывается в неотрицательное число (хэш-код), которое затем используется в качестве индекса в массиве указателей. Каждый элемент этого массива является указателем на начало связанного списка блоков, описывающих имена с данным хэш-кодом. Если элемент массива равен NULL, это значит, что имен с соответствующим хэш-кодом нет.
Блок в списке - это структура, содержащая указатели на имя, на замещающий текст и на следующий блок в списке; значение NULL в указателе на следующий блок означает конец списка.
struct nlist {/* элемент таблицы */
struct nlist *next; /* указатель на следующий элемент */
char *name; /* определенное имя */
char *defn; /* замещающий текст */
};
А вот как записывается определение массива указателей:
#define HASHSIZE 101
static struct nlist *hashtab[HASHSIZE]; /* таблица указателей */
Функция хэширования, используемая в lookup и install, суммирует коды символов в строке и в качестве результата выдаст остаток от деления полученной суммы на размер массива указателей. Это не самая лучшая функция хэширования, но достаточно лаконичная и эффективная.
/* hash: получает хэш-код для строки s */
unsigned hash(char *s)
{
unsigned hashval;
for (hashval = 0; *s != ' '; s++)
hashval = *s + 31 * hashval;
return hashval % HASHSIZE;
}
Беззнаковая арифметика гарантирует, что хэш-код будет неотрицательным.
Хэширование порождает стартовый индекс для массива hashtab; если соответствующая строка в таблице есть, она может быть обнаружена только в списке блоков, на начало которого указывает элемент массива hashtab с этим индексом. Поиск осуществляется с помощью lookup. Если lookup находит элемент с заданной строкой, то возвращает указатель на нее, если не находит, то возвращает NULL.
/* lookup: ищет s */
struct nlist *lookup(char *s)
{
struct nlist *np;
for (np = hashtab[hash(s)]; np != NULL; np = np-›next)
if (strcmp(s, np-›name) == 0)
return np; /* нашли */
return NULL; /* не нашли */
}
В for-цикле функции lookup для просмотра списка используется стандартная конструкция
for (ptr = head; ptr != NULL; ptr = ptr-›next)…
Функция install обращается к lookup, чтобы определить, имеется ли уже вставляемое имя. Если это так, то старое определение будет заменено новым. В противном случае будет образован новый элемент. Если запрос памяти для нового элемента не может быть удовлетворен, функция install выдает NULL.
struct nlist *lookup(char *);
char *strdup(char *);
/* install: заносит имя и текст (name, defn) в таблицу */
struct nlist *install(char *name, char *defn)
{
struct nlist *np;
unsigned hashval;
if ((np = lookup(name)) == NULL) {/* не найден */
np = (struct nlist *) malloc(sizeof(*np));
if (np == NULL || (np-›name = strdup(name)) == NULL)
return NULL;
hashval = hash(name);
np-›next = hashtab[hashval];
hashtab[hashval] = np;
}
else /* уже имеется */
free((void *) np-›defn); /* освобождаем прежний defn */
if ((np-›defn = strdup(defn)) == NULL)
return NULL;
return np;
}
Упражнение 6.5. Напишите функцию undef, удаляющую имя и определение из таблицы, организация которой поддерживается функциями lookup и install.
Упражнение 6.6. Реализуйте простую версию #define-npoцeccopa (без аргументов), которая использовала бы программы этого параграфа и годилась бы для Си-программ. Вам могут помочь программы getch и ungetch.
6.7 Средство typedef
Язык Си предоставляет средство, называемое typedef, которое позволяет давать типам данных новые имена. Например, объявление
typedef int Length;
делает имя Length синонимом int. С этого момента тип Length можно применять в объявлениях, в операторе приведения и т. д. точно так же, как тип int:
Length len, maxlen;
Length *lengths[];
Аналогично объявление
typedef char *String;
делает String синонимом char *, т. e. указателем на char, и правомерным будет, например, следующее его использование:
