C语言程序设计中动态存储分配的结构

链表是一种常见的重要数据结构。它是动态地进行存储分配的一种结构。在数组项目中，曾介绍过数组的长度是预先定义好的，在整个程序中固定不变。C语言中不允许有动态数组类型，例如：

用变量表示长度，想对数组的大小做动态说明，这是错误的。但是在实际的编程中，往往会发生这种情况，即所需的内存空间取决于实际输入的数据，而无法预先确定。对于这个问题，用数组的办法很难解决。比如，有的班级有100人而有的班级只有30人，如果要用一个数组先后存放不同班级的学生数据，则必须把数组定义得足够大，以便能存放任何班级的学生数据。显然这将会浪费内存。链表则没有这种缺点，它可以根据需要开辟存储空间。

为了能够使用链表解决上述问题，C语言提供了一些内存管理函数，这些内存管理函数可以按需要动态地分配内存空间，也可以把不再使用的空间回收待用，为有效地利用内存资源提供了手段。常用的内存管理函数有以下三个：

1.分配内存空间函数malloc

调用形式：(类型说明符*) malloc (size);

功能：在内存的动态存储区中分配一块长度为“size”字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。

“类型说明符”表示把该区域用于何种数据类型。“(类型说明符*)”表示把返回值强制转换为该类型指针。“size”是一个无符号数。例如，“pc=(char *) malloc (100);”表示分配100个字节的内存空间，并强制转换为字符数组类型，函数的返回值为指向该字符数组的指针，把该指针赋予指针变量pc。

2.分配内存空间函数 calloc

calloc 也用于分配内存空间。(www.xing528.com)

调用形式：(类型说明符*)calloc(n,size);

功能：在内存动态存储区中分配n块长度为“size”字节的连续区域。函数的返回值为该区域的首地址。

“(类型说明符*)”用于强制类型转换。calloc函数与malloc 函数的区别仅在于calloc函数一次可以分配n块区域。例如，“ps=(struet stu*) calloc(2,sizeof (struct stu));”中的sizeof(struct stu)是求stu的结构长度。因此该语句的意思是：按stu的长度分配两块连续区域，强制转换为stu类型，并把其首地址赋给指针变量ps。

3.释放内存空间函数free

调用形式：free(void*ptr);

功能：释放ptr所指向的一块内存空间，ptr 是一个任意类型的指针变量，它指向被释放区域的首地址。被释放区应是由malloc或calloc函数所分配的区域。

下面使用上述函数创建一个简单的链表。

本例中，定义了结构stu及stu类型指针变量ps。然后分配一块stu大内存区，并把首地址赋给ps，使ps指向该区域。再以ps为指向结构的指针变量对各成员赋值，并用printf输出各成员值。最后用free函数释放ps指向的内存空间。整个程序包含了申请内存空间、使用内存空间、释放内存空间三个步骤，实现了存储空间的动态分配。在上例中采用了动态分配的办法为一个结构分配内存空间。每一次分配一块空间，可用来存放一个学生的数据，称为一个结点。有多少个学生，就应该申请分配多少块内存空间，也就是说要建立多少个结点。当然，用结构数组也可以完成上述工作，但如果预先不能准确把握学生人数，也就无法确定数组大小。并且当学生留级、退学之后，也不能把该元素占用的空间从数组中释放出来。用动态存储的方法可以很好地解决这些问题。有一个学生，就分配一个结点，无须预先确定学生的准确人数。某学生退学，可以删去该结点，并释放该结点占用的存储空间，从而节约了宝贵的内存资源。另外，用数组的方法必须占用一块连续的内存区域。而使用动态分配时，每个结点之间可以是不连续的（结点内是连续的）。结点之间的联系可以用指针实现。即在结点结构中定义一个成员项，用来存放下一结点的首地址，这个用于存放地址的成员称为指针域。可在第一个结点的指针域内存入第二个结点的首地址，在第二个结点的指针域内存放第三个结点的首地址，如此串联下去，直到最后一个结点。最后一个结点因无后续结点连接，其指针域可赋为0。这样一种连接方式，在数据结构中称为“链表”。