C語言介面與實現 Atom

原子（atom）這一資料結構的工作原理基本類似於拉鍊式雜湊表，每個原子對應唯一的字串，不同的原子對應的字串內容不同（用數學語言講就是在原子和字串之間建立了雙射）。原子的特點有三個：

其一，每個原子對應的字串是不可變的；

其二，相同內容的字串只會儲存一次，節省了儲存空間；

其三，比較兩個字串是否相同時不必知道字串的內容，而只需比較它們對應的指標。

而原子為什麼有這三個特點，之後在**中會詳細解釋。

首先看atom的定義：

static struct atom  *buckets[2048];

因為使用者並不需要知道原子的定義，所以這部分是放在實現檔案裡的，但是為了便於理解提到了前面。每個原子對應唯一的字串——str指向這個字串，len記錄這個字串的長度，link是為了實現鍊錶，然後做了乙個陣列buckets[2048]，則是為了實現hash（相當於有2048個桶，每個桶存放乙個原子鍊錶）。當要查詢乙個特定字串是否已經儲存時，就是先用hash演算法找到它對應的桶，然後順著這個桶為首的原子鍊錶查詢。

然後看標頭檔案定義：

// *** atom.h ***
#ifndef atom_included
#define atom_included
extern const char *atom_new(const char *str, int len);
extern const char *atom_string(const char *str);
extern const char *atom_int(long n);
extern int atom_length(const char *str);
#endif

特別注意因為原子對應的字串是不可變的，所以返回的是常指標。

1）atom_new 的功能是確定與str指向的長度為len的字串內容相同的字串已經有原子對應，如果有就找到這個原子返回字串指標，沒有則新建原子返回字串指標；

2）atom_string的功能是查詢str是否有對應原子，有則找到原子並返回其指標，否則新建原子並返回指標；

3）atom_int的功能是在做atom_string之前多一步把長整數轉成字串的工作；

4）atom_length的功能是如果str有對應原子，就返回長度，否則報錯。

所以四個函式的關係是：

atom_new是核心，atom_string和atom_int呼叫atom_new，即在atom_new基礎上提供了一層封裝，atom_length相當於副產物。

接著看實現檔案：

// *** atom.c ***
#include #include #include #include "atom.h"
// 計算陣列的長度
#define nelems(x) ((sizeof (x))/(sizeof ((x)[0])))
// 原子的定義
static struct atom *buckets[2048];
// 隨機數陣列，用於實現hash
static unsigned long scatter[256] = ;
const char *atom_new(const char *str, int len) 
} // 新建原子，儲存字串
p = (struct atom*)malloc(sizeof(struct atom));
p->len = len;
p->str = (char*)malloc(sizeof(char) * (len + 1));
if (len > 0)
memcpy(p->str, str, len);
p->str[len] = '\0';
// 把新原子插入所在桶對應鍊錶的頭部，並返回指標
p->link = buckets[h];
buckets[h] = p;
return p->str;
}const char *atom_string(const char *str) 
const char *atom_int(long n) 
if (n < 0)
*(--s) = '-';
// 呼叫atom_new
return atom_new(s, (str + sizeof str) - s);
}int atom_length(const char *str)

最後進行測試：

#include #include #include #include #include "atom.h"
int main()

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