Книга: Linux программирование в примерах

14.4.4. Поиск по дереву и использование возвращенного указателя: tfind() и tsearch()

14.4.4. Поиск по дереву и использование возвращенного указателя: tfind() и tsearch()

Функции tfind() и tsearch() осуществляют поиск в двоичном дереве по данному ключу. Они принимают тот же самый набор аргументов: ключ для поиска key. указатель на корень дерева, rootp; и compare, указатель на функцию сравнения. Обе функции возвращают указатель на вершину, которая соответствует key.

Как именно использовать указатель, возвращенный tfind() и tsearch()? Во всяком случае, на что именно он указывает? Ответ заключается в том, что он указывает на вершину в дереве. Это внутренний тип; вы не можете увидеть, как он определен. Однако, POSIX гарантирует, что этот указатель может быть приведен к указателю на указатель на что бы то ни было, что вы используете в качестве ключа. Вот обрывочный код для демонстрации, а затем мы покажем, как это работает:

struct employee { /* Из главы 6 */
 char lastname[30];
 char firstname[30];
 long emp_id;
 time_t start_date;
};
/* emp_name_id_compare --- сравнение по имени, затем no ID */
int emp_name_id_compare(const void *e1p, const void *e2p) {
 /* ...также из главы 6, полностью представлено позже... */
}
struct employee key = { ... };
void *vp, *root;
struct employee *e;
/* ...заполнение данными... */
vp = tfind(&key, root, emp_name_id_compare);
if (vp != NULL) { /* it's there, use it */
 e = *((struct employee**)vp); /* Получить хранящиеся в дереве данные */
 /* использование данных в *е ... */
}

Как можно указатель на вершину использовать как указатель на указатель данных? Рассмотрим, как была бы реализована вершина двоичного дерева. В каждой вершине хранится по крайней мере указатель на элемент данных пользователя и указатели на потенциальные порожденные вершины справа и слева. Поэтому она должна выглядеть примерно так.

struct binary_tree {
 void *user_data; /* Указатель на данные пользователя */
 struct binary_tree *left; /* Порожденная вершина слева или NULL */
 struct binary_tree *right; /* Порожденная вершина справа или NULL */
/* ...здесь возможны другие поля... */
} node;

С и C++ гарантируют, что поля внутри структуры располагаются в порядке возрастания адресов. Таким образом, выражение '&node.left < &node.right' истинно. Более того, адрес структуры является также адресом ее первого поля (другими словами, игнорируя проблемы типов, '&node == &node.user_data').

Следовательно, концептуально 'е = *((struct employee**)vp);' означает:

1. vp является void*, то есть общим указателем. Это адрес внутренней вершины дерева, но это также адрес части вершины (скорее всего, другого void*), которая указывает на данные пользователя.

2. '(struct employee**)vp' приводит адрес внутреннего указателя к нужному типу; он остается указателем на указатель, но в этот раз на struct employee. Помните, что приведение одного типа указателя к другому не изменяют значения (паттерна битов); оно меняет лишь способ интерпретации компилятором значения для анализа типов.

3. '*((struct employee**)vp)' разыменовывает вновь созданный struct employee**, возвращая годный к употреблению указатель struct employee*.

4. 'е = *((struct employee**)vp)' сохраняет это значение в е для непосредственного использования позже.

Идея проиллюстрирована на рис. 14.2.

Рис. 14.2. Вершины дерева и их указатели

Для упрощения использования возвращенного указателя вы могли бы рассмотреть определение макроса:

#define tree_data(ptr, type)(*(type**)(ptr))
...
struct employee *e;
void *vp;
vp = tfind(&key, root, emp_name_id_compare);
if (vp != NULL) { /* it's there, use it */
 e = tree_data(vp, struct employee);
 /* использование сведений в *e ... */
}

Оглавление книги