我们在之前的博客中实现了线性表。那么如果需要频繁增删数据元素，该如何选择线性表呢？根据之前所学的知识，单链表就可以实现的。但是如果我们所想要实现的是一个数据元素的个数是固定的呢？如果还是继续需要频繁增删数据元素，此时问题就出来了。想想我们频繁地增删数据元素，那么势必会导致堆空间中出现大量的内存碎片，此时如果别的出现想要申请一块较大的连续内存块，有可能会导致没有那么大的连续内存。那么此时系统便会去处理那些内存碎片，肯定会导致系统变慢。这便是单链表的一个缺陷。
此时我们就需要一种新的线性表了。设计思路：在“单链表”的内部增加一片预留的空间，所有的 Node 对象都在这片空间中动态创建和动态销毁。这便是我们本节所想要实现的静态单链表了，结构如下
继承层次结构如下
那么具体的静态单链表实现的思路如下：
1、通过模板定义静态单链表类（StaticLinkList）；
2、在类中定义固定大小的空间（unsigned char[]）；
3、重写 create 和 destroy 函数，改变内存的分配和归还方式；
4、在 Node 类中重载 operator new，用了关于在指定内存上创建对象。
下来我们来具体实现静态单链表，StaticLinkList.h 源码如下
#ifndef STATICLNIKLIST_H
#define STATICLNIKLIST_H
#include "LinkList.h"
namespace DTLib
{
template < typename T, int N >
class StaticLinkList : public LinkList<T>
{
protected:
typedef typename LinkList<T>::Node Node;
struct SNode : public Node
{
void* operator new(unsigned int size, void* loc)
{
(void)size;
return loc;
}
};
unsigned char m_space[sizeof(SNode) * N];
int m_used[N];
Node* create()
{
SNode* ret = NULL;
for(int i=0; i<N; i++)
{
if( !m_used[i] )
{
/* 分配内存，标记为已用 */
ret = reinterpret_cast<SNode*>(m_space) + i;
ret = new(ret)SNode(); // 在指定空间 ret 上调用构造函数
m_used[i] = 1;
break;
}
}
return ret;
}
void destroy(Node* pn)
{
SNode* space = reinterpret_cast<SNode*>(m_space);
SNode* psn = dynamic_cast<SNode*>(pn);
for(int i=0; i<N; i++)
{
if( pn == (space + i) )
{
m_used[i] = 0;
psn->~SNode();
}
}
}
public:
StaticLinkList()
{
for(int i=0; i<N; i++)
{
/* 用于标记每个内存都是可用的 */
m_used[i] = 0;
}
}
int capacity()
{
return N;
}
};
}
#endif // STATICLNIKLIST_H我们测试的 main.cpp 代码如下
#include <iostream>
#include "StaticLinkList.h"
using namespace std;
using namespace DTLib;
int main()
{
StaticLinkList<int, 5> list;
for(int i=0; i<5; i++) // O(1)
{
list.insert(0, i);
}
for(list.move(0); !list.end(); list.next()) // O(1)
{
cout << list.current() << endl;
}
return 0;
}我们编译，结果如下
结果是正确的。那么如果我们在插入元素 for 循环之后，再次插入一个新元素 8，它是否还会正常运行呢？我们来看看编译结果
我们看到程序出异常了，具体是没有可用的内存了。那么我们加个 try .. catch ... 语句块来捕捉下它的出错信息，看看结果如何
我们看到它捕捉到的 catch 语句块的信息是 No memory to insert new element ... ，正是我们所定义的内存不足的异常信息。因为此时它在钱五次 for 循环中已经插满了元素，随后再次插入一个新元素。此时已经没有内存来保存这个新元素了，因此会出错。我们在上节博客中封装了 create 和 destroy 函数的意义就在于，我们为静态单链表（StaticLinkList）的实现做准备，它与 LinkList 的不同仅在于链表结点内存分配上的不同；因此，将仅有的不同封装与父类和子类的虚函数中。那么我们在 create 时究竟使用的是子类 StaticLinkList 还是父类 LinkList 的呢？这个就要看我们定义的是哪种类对象了，这个操作的实现就借鉴了 C++ 中的多态特性实现的。通过对静态单链表的学习，总结如下：1、顺序表与单链表相结合后衍生出静态单链表；2、静态单链表是 LinkList 的子类，拥有单链表的所有操作；3、静态单链表在预留的空间中创建结点对象；4、静态单链表适合于频繁增删数据元素的场合（最大元素合数固定）。
