Как тиражировать вектор в c?

Question

В дни до c ++ и вектора / списков, как они расширяли размер массивов, когда им нужно было хранить больше данных?

Answer 1

Типичный код C выглядит следующим образом:

void* newMem = realloc(oldMem, newSize);
if(!newMem)
{
    // handle error
}

oldMem = newMem;

Обратите внимание, что если происходит сбой realloc, он возвращает ноль, но старая память все еще действительна, это типичное использование вызывает утечку памяти:

oldMem = realloc(oldMem, newSize);
if(!oldMem)
{
    // handle error
}

К сожалению, это очень распространено;

Также обратите внимание, что в векторе / списке C ++ нет ничего особенного.Подобные структуры могут быть реализованы в C, только синтаксис (и обработка ошибок) выглядят иначе.Например, см. LodePNG аналог std :: vector для C .

Answer 2

Многие проекты на C в конечном итоге реализуют API-интерфейс, похожий на вектор.Динамические массивы настолько распространены, что приятно абстрагировать управление памятью как можно больше.Типичная реализация C может выглядеть примерно так:

typedef struct dynamic_array_struct
{
  int* data;
  size_t capacity; /* total capacity */
  size_t size; /* number of elements in vector */
} vector;

Тогда они будут иметь различные вызовы функций API, которые работают с vector:

int vector_init(vector* v, size_t init_capacity)
{
  v->data = malloc(init_capacity * sizeof(int));
  if (!v->data) return -1;

  v->size = 0;
  v->capacity = init_capacity;

  return 0; /* success */
}

Тогда, конечно, вам нужны функциидля push_back, insert, resize и т. д., что вызовет realloc, если size превышает capacity.

vector_resize(vector* v, size_t new_size);

vector_push_back(vector* v, int element);

Обычно, когда требуется перераспределение, capacity удваивается, чтобы избежать перераспределения все время.Обычно это та же самая стратегия, которая используется внутри std::vector, за исключением того, что обычно std::vector не вызовет realloc из-за конструкции / разрушения объекта C ++.Скорее, std::vector может выделить новый буфер, а затем скопировать конструкции / перемещения объектов (используя размещение new) в новый буфер.

Реальная реализация вектора в C может использовать void* указателив качестве элементов, а не int, поэтому код является более общим.Во всяком случае, такие вещи реализованы во многих проектах на Си.См. http://codingrecipes.com/implementation-of-a-vector-data-structure-in-c для примера реализации вектора в C.

Answer 3

Они начнут с сокрытия определения структуры, которая будет содержать члены, необходимые для реализации.Затем предоставим группу функций, которые будут манипулировать содержимым структуры.

Что-то вроде этого:

typedef struct vec
{
    unsigned char* _mem;
    unsigned long _elems;
    unsigned long _elemsize;
    unsigned long _capelems;
    unsigned long _reserve;
};

vec* vec_new(unsigned long elemsize)
{
    vec* pvec = (vec*)malloc(sizeof(vec));
    pvec->_reserve = 10;
    pvec->_capelems = pvec->_reserve;
    pvec->_elemsize = elemsize;
    pvec->_elems = 0;
    pvec->_mem = (unsigned char*)malloc(pvec->_capelems * pvec->_elemsize);
    return pvec;
}

void vec_delete(vec* pvec)
{
    free(pvec->_mem);
    free(pvec);
}

void vec_grow(vec* pvec)
{
    unsigned char* mem = (unsigned char*)malloc((pvec->_capelems + pvec->_reserve) * pvec->_elemsize);
    memcpy(mem, pvec->_mem, pvec->_elems * pvec->_elemsize);
    free(pvec->_mem);
    pvec->_mem = mem;
    pvec->_capelems += pvec->_reserve;
}

void vec_push_back(vec* pvec, void* data, unsigned long elemsize)
{
    assert(elemsize == pvec->_elemsize);
    if (pvec->_elems == pvec->_capelems) {
        vec_grow(pvec);
    }
    memcpy(pvec->_mem + (pvec->_elems * pvec->_elemsize), (unsigned char*)data, pvec->_elemsize);
    pvec->_elems++;    
}

unsigned long vec_length(vec* pvec)
{
    return pvec->_elems;
}

void* vec_get(vec* pvec, unsigned long index)
{
    assert(index < pvec->_elems);
    return (void*)(pvec->_mem + (index * pvec->_elemsize));
}

void vec_copy_item(vec* pvec, void* dest, unsigned long index)
{
    memcpy(dest, vec_get(pvec, index), pvec->_elemsize);
}

void playwithvec()
{
    vec* pvec = vec_new(sizeof(int));

    for (int val = 0; val < 1000; val += 10) {
        vec_push_back(pvec, &val, sizeof(val));
    }

    for (unsigned long index = (int)vec_length(pvec) - 1; (int)index >= 0; index--) {
        int val;
        vec_copy_item(pvec, &val, index);
        printf("vec(%d) = %d\n", index, val);
    }

    vec_delete(pvec);
}

В дополнение к этому они достигнут инкапсуляции, используя void * вместо vec* для группы функций и фактически скрывает определение структуры от пользователя, определяя его в модуле C, содержащем группу функций, а не заголовок.Кроме того, они будут скрывать функции, которые вы считаете закрытыми, исключая их из заголовка и просто создавая прототипы только в модуле C.

Answer 4

Вы можете увидеть реализацию vc_vector :

struct vc_vector {
  size_t count;
  size_t element_size;
  size_t reserved_size;
  char* data;
  vc_vector_deleter* deleter;
};

...

vc_vector* vc_vector_create_copy(const vc_vector* vector) {
  vc_vector* new_vector = vc_vector_create(vector->reserved_size / vector->count,
                                           vector->element_size,
                                           vector->deleter);
  if (unlikely(!new_vector)) {
    return new_vector;
  }

  if (memcpy(vector->data,
             new_vector->data,
             new_vector->element_size * vector->count) == NULL) {
    vc_vector_release(new_vector);
    new_vector = NULL;
    return new_vector;
  }

  new_vector->count = vector->count;
  return new_vector;
}

Чтобы использовать его:

vc_vector* v1 = vc_vector_create(0, sizeof(int), NULL);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
  vc_vector_push_back(v1, &i);
}

// v1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

vc_vector* v2 = vc_vector_create_copy(v1);

// v2 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (copy of v1)

// to get pointer to int:

const int* v2_data = vc_vector_data(v1);

Answer 5

https://github.com/jakubgorny47/baku-code/tree/master/c_vector

Вот моя реализация. По сути, это структура, содержащая указатель на данные, размер (в элементах), общее выделенное пространство и размер типа, который хранится в векторе, чтобы можно было использовать указатель void.