柔性数组和环形队列之间的故事

之前的文章,讲解了柔性数组,有很多人留言,提到一些问题。刚好,之前发关于环形队列的文章有些问题,这次刚好拿出来一起说一下,并用柔性数组实现一个环形队列。

柔性数组的上一篇文章

环形队列C语言实现文章

1、环形队列文章之前的代码有bug

/*插入数据*/
int ring_buff_insert(struct ring_buff * p_ring_buff,int data)
{if(p_ring_buff == NULL){printf("p null\n");return (-1); }if(get_ring_buff_fullstate(p_ring_buff) == 1){printf("buff is full\n");return (-2);}//p_ring_buff->array[p_ring_buff->W%LEN] = data;p_ring_buff->array[p_ring_buff->W&(LEN -1)] = data; p_ring_buff->W ++;//printf("inset:%d %d\n",data,p_ring_buff->W);return (0);
}

这段代码

p_ring_buff->array[p_ring_buff->W&(LEN -1)] = data;

是有问题的,应该修改成

p_ring_buff->array[p_ring_buff->W%LEN] = data;

这里的想法是为了保证写的位置不会超过总长度,如果超过了总长度,就会从第一个位置重新开始写。

也欢迎大家对文章的内容提出质疑,如果正确还会有hb的哦,昨晚上的这个小帅哥就收到了我的专属hb。

在讨论中一起学习,会收获更多哦。

2、柔性数组关于arr[]和arr[0]补充内容

柔性数组的两种书写方式

struct starr{int i;int arr[0];
};

struct starr{int i;int arr[];
};

上面都是定义柔性数组的方式。需要注意两个问题

1、 结构体中必须存在至少一个除柔性数组以外的元素。

2、 柔性数组的必须在结构体的最后一个位置。

关于 arr[0]arr[] 的写法问题,有如下英文解释

Flexible array members were officially standardized in C99,[4] however compilers accepted zero-sized array members with the same effect (e.g., GCC,[5] Microsoft Visual C[6]).

arr[] 的写法是C99标准引入的,叫做incomplete type,不完全类型,引入的原因是发现这样的写法非常实用。

arr[0] 是非标准扩展支持,也就是在C99出现之前的C89,就已经存在这种非标准扩展支持了,有些脑瓜子灵光的人,发现了这个机制,就用起来,然后C99才正式给他纳入正规军。

所以我们写成 arr[0] 也是没有问题的,编译器会自动解释为柔性数组。

在线编译网站

https://wandbox.org/

用两张图说明吧

如果写成这样呢?

我们现在接触到的编译器写成arr[] 肯定是没有问题的,但是那种特别特别古董的编译器,可能会提示出错。

但是写成 arr[0]肯定是没有问题的, 当然也是不标准的,不过虽然是不标准的,C语言至少是认识这个东西,不会编译出错的。

就酱紫~

3、柔性数组的地址和数组地址问题

我们知道,结构体在定义的时候就已经确定了地址位置,柔性数组实际上是不占用原结构体空间的,柔性数组的空间是使用malloc来申请的,既然是这样,他们的地址空间就不是在一个位置上的。柔性数组也就纯粹是挂羊头卖狗肉了

测试地址空间

#include "stdio.h"
#include"malloc.h"struct flex_array{int i;int arr[0];
};int main()
{int len = 10;struct flex_array AAA;struct flex_array * p_soft_arr = &AAA;p_soft_arr = (struct flex_array *)malloc(sizeof(struct flex_array) + sizeof(int)*len);printf("%p %p\n",&AAA,p_soft_arr);printf("sizeof(struct flex_array)=%ld\n",sizeof(struct flex_array));return 0;
}

代码输出

weiqifa@bsp-ubuntu1804:~/c$ gcc ringbuffer.c && ./a.out
0x7ffd52554514 0x55e3c0fa1260
sizeof(struct starr)=4
weiqifa@bsp-ubuntu1804:~/c$

结构体定义的地址和malloc出来的地址不是一个位置,至少他们不是连续的,而且使用malloc出来的内存后,使用完之后,需要使用free释放内存。

4、使用柔性数组实现环形队列

/* 实现的最简单的ringbuff 有更多提升空间,可以留言说明 */
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "time.h"#define LEN 64
typedef int datatype;/*环形队列结构体*/
typedef struct ring_buff{int W;int R;int array[];
}*ring;/*环形队列初始化*/
struct ring_buff * fifo_init(void)
{struct ring_buff * p = NULL;p = (struct ring_buff *)malloc(sizeof(struct ring_buff) + sizeof(datatype)*LEN);if(p == NULL){printf("fifo_init malloc error\n");return NULL;}p->W = 0;p->R = 0;return p;
}/*判断环形队列是否已经满了*/
int get_ring_buff_fullstate(struct ring_buff * p_ring_buff)
{/*如果写位置减去读位置等于队列长度,就说明这个环形队列已经满*/if((p_ring_buff->W - p_ring_buff->R) == LEN)return (1);elsereturn (0);
}/*判断环形队列为空*/
int get_ring_buff_emptystate(struct ring_buff * p_ring_buff)
{/*如果写位置和读的位置相等,就说明这个环形队列为空*/if(p_ring_buff->W == p_ring_buff->R)return (1);elsereturn (0);
}
/*插入数据*/
int ring_buff_insert(struct ring_buff * p_ring_buff,int data)
{if(p_ring_buff == NULL){printf("p_ring_buff is null\n");return (-1);}if(get_ring_buff_fullstate(p_ring_buff) == 1){printf("buff is full\n");return (-2);}p_ring_buff->array[p_ring_buff->W%LEN] = data;p_ring_buff->W ++;//printf("insert:%d %d\n",data,p_ring_buff->W);return (0);
}/*读取环形队列数据*/
int ring_buff_get(struct ring_buff * p_ring_buff)
{int data = 0;if(p_ring_buff == NULL){printf("p null\n");return (-1);}if(get_ring_buff_emptystate(p_ring_buff) == 1){printf("buff is empty\n");return (-2);}data = p_ring_buff->array[p_ring_buff->R%LEN];p_ring_buff->R++;return data;
}/*销毁*/
int ring_buff_destory(struct ring_buff * p_ring_buff)
{if(p_ring_buff == NULL){printf("p null\n");return (-1);}free(p_ring_buff);return (0);
}int main()
{int i = 0;int data;/*设置种子*/srand((int)time(0));/*定义一个环形缓冲区*/ring pt_ring_buff = fifo_init();printf("write:\n");/*向环形缓冲区中写入数据*/for(i = 0;i<10;i++){data = rand()%LEN;ring_buff_insert(pt_ring_buff,data);printf("%d ",data);}printf("\nread:\n");printf("%d ",ring_buff_get(pt_ring_buff));printf("\nread:\n");/*从环形缓冲区中读出数据*/for(i = 0;i<10;i++){printf("%d ",ring_buff_get(pt_ring_buff));}printf("\n");/*销毁一个环形缓冲区*/ring_buff_destory(pt_ring_buff);return (1);
}

输出结果

weiqifa@bsp-ubuntu1804:~/c$ gcc ringbuffer.c && ./a.out
write:
47 39 31 16 55 25 22 38 41 62
read:
47
read:
39 31 16 55 25 22 38 41 62 buff is empty
-2
weiqifa@bsp-ubuntu1804:~/c$

关于环形队列是否为空的判断,大家可以思考下,还有没有更好的判断方式,欢迎踊跃留言。

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