Динамическое распределение памяти
Курсовая работа по дисциплине основы алгоритмизации и программирования студента Золин А.С.
Министерство высшего и профессионального образования РФ
Уральский государственный технический университет
Радиотехнический факультет
Кафедра “Автоматика и информационные технологии”
Екатеринбург 2000
Введение
Целью работы является демонстрация работы с динамической памятью на примере программ разработанных к заданиям 2, 6, 8, 10, 12, 14, 16 из методического указания [1].
Динамическое распределение памяти предоставляет программисту большие возможности при обращении к ресурсам памяти в процессе выполнения программы, и корректная работа программы с динамической памятью в существенной степени зависит от знания функций для работы с ней.
Руководство пользователя
Задание №2
Для того чтобы убедиться что для каждого из однобайтовых данных в куче выделено 16 байт т.е. 1 параграф нужно сравнить три адреса, которые появяться на экран в рез-те действия этой программы. Если числа в этих адресах стоящие до двоеточия увеличиваютя (от первого к последнему) на еденичку, то это означает что на каждый блок выделен один параграф в куче = 16 байт. Для получения этих адресов в отладчике достаточно нажать Alt+F4 (в режиме отладчика) затем в появившемся запросе ввести *x появится меню, вверху которого и будет нужный адрес, аналогично для *y, *z.
Задание №6
Программа выделяет память под 20 переменных типа int, заполняет их случайными числами из интервала [-3;7] и выводит их на экран.
Задание №8
Программа хранит матрицы в виде двух структур:
Struct Matr1{int m, n; int *ptr};
Struct Matr2{int m, n; int **ptr};
И выделяет память под них с помощью следующих функций:
Int DinMatr1(Matr1 *matr);
Int DinMatr2(Matr2 *matr);
Задание №10
Программа получает с клавиатуры натуральные числа, сохраняя их в куче, конец ввода – число 0. По окончании ввода числа выводятся на экран.
Задание №12
Программа вычисляет октоэдрическую норму матрицы произвольных размеров.
Задание №14
Программа вычисляет общий размер свободной кучи.
Задание №16
Программа выполняет считывание матрицы произвольных размеров из файла (разделителями являются пробелы), вывод этой матрицы на экран, а также запись в файл.
Руководство программиста
В этом разделе будут приведены листинги программ с комментариями.
Задание №2
#include <stdio.h>
#include <alloc.h>
#include <conio.h>
int main(void)
{
char *x,*y,*z; //Объявление переменных
x=(char *)malloc(sizeof(char)); //Выделение динамической памяти для *x
y=(char *)malloc(sizeof(char)); // --//-- *y
z=(char *)malloc(sizeof(char)); // --//-- *z
clrscr(); // Очистка экрана
printf("Adress of *x=%pn",x); // Вывод на экран адреса начала блока для *x
printf("Adress of *y=%pn",y); // --//-- *y
printf("Adress of *z=%pn",z); // --//-- *z
free (z); // Освобождение блока выделенного для *z
free (y); // --//-- *y
free (x); // --//-- *x
/*
Для того чтобы убедиться что для каждого из однобайтовых данных в куче
выделено 16 байт т.е. 1 параграф нужно сравнить три адреса, которые поя-
вяться на экран в рез-те действия этой программы. Если числа в этих адресах
стоящие до двоеточия увеличиваютя (от первого к последнему) на еденичку, то
это означает что на каждый блок выделен один параграф в куче = 16 байт.
Для получения этих адресов в отладчике достаточно нажать Alt+F4 (в режиме
отладчика) затем в появившемся запросе ввести *x появится меню, вверху
которого и будет нужный адрес, аналогично для *y, *z.
*/
return 0;
}
Задание №6
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <alloc.h>
#include <process.h>
#include <stdlib.h>
//N_var - число элементов массива
#define N_var 20
main()
{
clrscr();
//Инициализация генератора случ. чисел
randomize();
int *mas;
//Выделение памяти под массив
if (!(mas=(int *)malloc(sizeof(int )*N_var)))
{
printf ("Не достаточно памяти для выделения массиваn");
exit (1);
}
//Заполнение массива случ. числами в диапазоне от -3 до 7 с одновременным
//выводом на экран
for (int i=0;i<N_var;i++)
{
mas[i]=random(11)-3;
printf("N=%i %in",i,mas[i]);
}
//Освобождение памяти из под масси ва
free (mas);
return 0;
}
Задание №8
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <alloc.h>
#include <process.h>
//Структура Matr1, которая содержит размеры матрицы, а также одномерный
//массив элементов матрицы и функцию для задания размеров матрицы
struct Matr1{
int m,n;
int *ptr;
void SetRazm(int mm,int nn)
{
m=mm;
n=nn;
}
};
//Структура Matr1, которая содержит размеры матрицы, а также двумерный
//массив элементов матрицы и функцию для задания размеров матрицы
struct Matr2{
int m,n;
int **ptr;
void SetRazm(int mm,int nn)
{
m=mm;
n=nn;
}
};
int DinMatr1 (Matr1 *matr); //функция выделения памяти для Matr1
int DinMatr2 (Matr2 *matr); //функция выделения памяти для Matr2
void FreeMatr1(Matr1 *matr); //функция освобождения памяти из под Matr1
void FreeMatr2(Matr2 *matr); //функция освобождения памяти из под Matr2
main()
{
clrscr();
Matr1 M1; //Создание экземпляра Matr1
Matr2 M2; //Создание экземпляра Matr2
M1.SetRazm(2,2); //Задание размеров Matr1
M2.SetRazm(2,2); //--//-- Matr2
if (!DinMatr1(&M1)) //Выделение памяти для Matr1
{
printf("Не хватает памяти под M1n");
exit (1);
}
if (!DinMatr2(&M2)) //--//-- Matr2
{
printf("Не хватает памяти под M2n");
exit (1);
}
FreeMatr1 (&M1); //Освобождение памяти из под Matr1
FreeMatr2 (&M2); //--//-- Matr2
return 0;
}
int DinMatr1 (Matr1 *matr)
{
if (!((matr->ptr)=(int *)malloc(sizeof(int)*(matr->m)*(matr->n)))) return 0;
return 1;
}
int DinMatr2 (Matr2 *matr)
{
if (!(matr->ptr=(int **)malloc(sizeof(int *)*(matr->m)))) return 0;
for (int i=0;i<matr->m;i++)
{
if (!(matr->ptr[i]=(int *)malloc(sizeof(int)*(matr->n)))) return 0;
}
return 1;
}
void FreeMatr1(Matr1 *matr)
{
if (matr->ptr) free (matr->ptr);
}
void FreeMatr2(Matr2 *matr)
{
for (int i=0;i<matr->m;i++)
{
if (matr->ptr[i]) free(matr->ptr[i]);
}
if (matr->ptr) free(matr->ptr);
}
Задание №10
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <alloc.h>
#include <process.h>
main()
{
clrscr();
char **mas;
int c,m=0,n=0;
mas=(char **)malloc(sizeof(char *)); //Выделение памяти под первое число
mas[0]=(char *)malloc(sizeof(char)); //Выделение памяти под первую позицию //цифры в числе
printf ("Intputn");
while ((c=getch())-'0') //Пока не ввели 0
{
if (c==13) //При нажатии Enter выделение памяти
{ //под новое число
mas[m][n]=0;
m++;
if (!(mas=(char **)realloc(mas,sizeof(char *)*(m+1))))
{
printf ("Не хватает памятиn");
exit(1);
}
n=0;
putch(10); //Перевод карретки и перевод строки
putch(13); //при выводе на экран
}
if ((c<'0')||(c>'9')) continue; //Проверка на ввод только цифр
if ((!n)&&(m)) //Выделение памяти под первую позицию
{ //в следующем числе
if(!(mas[m]=(char *)malloc(sizeof(char)) ))
{
printf ("Не хватает памятиn");
exit(1);
}
}
mas[m][n]=c; //Занесение цифры на нужную позицию
n++; //в число
if (n) //Выделение памяти под следующую
{ //позицию в числе
if (!(mas[m]=(char *)realloc(mas[m],sizeof(char)*(n+1))))
{
printf ("Не хватает памятиn");
exit(1);
}
}
putch (c); //Вывод цифры на экран
}
printf ("Outputn");
for (int i=0;i<m;i++) printf ("%sn",mas[i]);
//Вывод всех чисел на экран
for (i=0;i<m;i++) if (mas[i]) free(mas[i]);
//Освобождение памяти
if (mas) free(mas);
return 0;
}
Задание №12
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <alloc.h>
#include <process.h>
struct Matr{
int m,n;
double **ptr;
void SetRazm(int mm,int nn)
{
m=mm;
n=nn;
}
};
int DinMatr (Matr *matr); //функция выделения памяти для Matr
void FreeMatr(Matr *matr); //функция освобождения памяти из под Matr
void Setelem(Matr *matr,double M[3][3]);
//функция заполнения матрицы элементами
double OctNorm(Matr *matr); //функция вычисления нормы матрицы
main()
{
clrscr();
double M_[3][3]={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
Matr M;
M.SetRazm(3,3);
if (!DinMatr(&M))
{
printf ("Не хватает памяти для матрицыn");
exit(1);
}
Setelem(&M,M_);
printf ("%fn",OctNorm(&M));
FreeMatr(&M);
return 0;
}
int DinMatr (Matr *matr)
{
if (!(matr->ptr=(double **)malloc(sizeof(double *)*(matr->m)))) return 0;
for (int i=0;i<matr->m;i++)
{
if (!(matr->ptr[i]=(double *)malloc(sizeof(double)*(matr->n)))) return 0;
}
return 1;
}
void FreeMatr(Matr *matr)
{
for (int i=0;i<matr->m;i++)
{
if (matr->ptr[i]) free(matr->ptr[i]);
}
if (matr->ptr) free(matr->ptr);
}
void Setelem(Matr *matr,double M[3][3])
{
for (int i=0;i<matr->m;i++)
{
for (int j=0;j<matr->n;j++) (matr->ptr[i][j])=M[i][j];
}
}
double OctNorm(Matr *matr)
{
double max=0;
double a=0;
for (int i=0;i<matr->m;i++)
{
max+=matr->ptr[i][0];
}
for (int j=0;j<matr->n;j++)
{
for (i=0;i<matr->m;i++)
{
a+=matr->ptr[i][j];
}
if (a>max) max=a;
a=0;
}
return max;
}
Задание №14
#include <stdio.h>
#include <alloc.h>
#include <conio.h>
#include <process.h>
void main(void)
{
long N=1;
char *A;
A=(char *)calloc(N,1024); //Выделение в куче места
do
{
free(A); //Освобождение массива
A=(char *)calloc(N,1024); //Выделение памяти под больший массив
N++; //Увеличение счетчика
}
while(A!=NULL); //Продолжать пока память выделяется
printf("nMaximum size of heap N=%iKb",N);//Вывод результатов
}
Задание №16
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <alloc.h>
#include <process.h>
#include <stdlib.h>
struct MATR
{
int n,m;
double **ptr;
int read_(char name[80])
{
FILE *pf;
int i=0,j=0;
char c;
char num[10];
int pos=0,flag=1;
m=0;
n=0;
if (!(pf=fopen(name,"rt"))) return 0;
ptr=(double **)malloc(sizeof(double *));
ptr[0]=(double *)malloc(sizeof(double));
while ((c=fgetc(pf))!=EOF)
{
if (((c>='0')&&(c<='9'))||(c=='.'))
{
num[pos]=c;
pos++;
flag=1;
}
if ((c==' ')&&(flag))
{
flag=0;
num[pos]=0;
ptr[i][j]=atof(num);
j++;
ptr[i]=(double *)realloc(ptr[i],sizeof(double)*(j+1));
pos=0;
}
if ((c=='n')&&(flag))
{
flag=0;
num[pos]=0;
ptr[i][j]=atof(num);
i++;
ptr=(double **)realloc(ptr,sizeof(double *)*(i+1));
ptr[i]=(double *)malloc(sizeof(double));
j=0;
pos=0;
}
if (i>n) n=i;
if (j>m) m=j;
}
n--;
fclose (pf);
return 1;
}
void free_()
{
for(int i=0;i<=n;i++) free(ptr[i]);
free (ptr);
}
void print_()
{
for (int i=0;i<=n;i++)
{
for (int j=0;j<=m;j++)
{
printf ("%8.3f ",ptr[i][j]);
}
printf ("n");
}
}
int write_(char name[80])
{
FILE *pf;
if (!(pf=fopen(name,"wt"))) return 0;
for (int i=0;i<=n;i++)
{
for (int j=0;j<=m;j++)
{
fprintf (pf,"%f ",ptr[i][j]);
}
fprintf (pf,"n");
}
fclose (pf);
}
};
void main()
{
clrscr();
MATR A;
A.read_("C:mas.txt");
A.print_();
A.write_("C:out.txt");
A.free_();
}
Список литературы
Трофимов С.П. Программирование в Си. Динамическое распределение памяти:
Метод. указания. Екатеринбург: изд-во УГТУ, 1998.
Трофимов С.П. Программирование в Си. Организация ввода-вывода:
Метод. указания. Екатеринбург: изд-во УГТУ, 1998.
Хинт К. Си без проблем. Руководство пользователя. М.: Бином, 1997.