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  • C语言实现栈的操作,压栈出栈(代码详细讲解)C语言实现栈的操作,压栈出栈(代码详细讲解)1、栈的顺序存储结构:其结构定义如下:typedef int SElemType;typedef struct{ //栈的结构定义SElemType data[MAXSIZE];int ...

    C语言实现栈的操作,压栈出栈(代码详细讲解)

    C语言实现栈的操作,压栈出栈(代码详细讲解)

    1、栈的顺序存储结构:

    其结构定义如下:

    typedef int SElemType;

    typedef struct{ //栈的结构定义

    SElemType data[MAXSIZE];

    int top; //用于栈顶指针

    }SqStack;

    假设现在有一个栈,StackSize 是5,则栈普通情况、空栈和满栈的情况示意图如图:

    ad4251ae69491ab66da3138682386640.png

    1.2栈的顺序存储结构-进栈操作

    49ee517518c30ce4855824032384419b.png

    插入元素e为新的栈顶元素

    1.2栈的顺序存储结构-出栈操作

    Status Pop(SqStack *S, SElemType *e){ //传入栈的地址和弹出元素保存变量e

    if (S -> top == -1)

    return false;

    *e = S -> data[S -> top]; //将要删除的栈顶元素赋值给e

    S -> top--; //栈顶指针减一

    return true;

    }

    完整代码:

    #include

    #include

    #include //malloc所在库

    #define MAXSIZE 100 //宏定义不能加“;”,初始化栈的大小

    //const int MAXSIZE = 100;

    typedef int SElemType;

    typedef bool Status; //状态参数

    typedef struct{ //栈结构体

    SElemType data[MAXSIZE];

    int top; //栈指针

    }SqStack;

    Status Push(SqStack *S, SElemType e){ //压栈函数

    if(S->top == MAXSIZE - 1)//如果已经是满栈,状态返回false

    return false;

    S->top++; //栈指针+1

    S->data[S->top] = e;//压栈

    return true;//返回创建成功

    }

    Status Pop(SqStack *S, SElemType *e){ //传入栈的地址和弹出元素保存变量e

    if (S -> top == -1)

    return false;

    *e = S -> data[S -> top]; //将要删除的栈顶元素赋值给e

    S -> top--; //栈顶指针减一

    return true;

    }

    int main(){

    SqStack *S = (SqStack *)malloc(sizeof(SqStack));//申请内存空间,创建栈

    S -> top = -1;//对栈顶top进行初始化,否则报错

    SElemType e = 5;//创建待压栈元素e

    Push(S, e);//调用压栈函数

    free(S);//释放内存

    return 0;

    }

    C语言实现栈的操作,压栈出栈(代码详细讲解)相关教程

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  • 操作数栈出栈指令 通用指令 上一篇日志里用到的指令如bipush,iload等都是JVM常用的指令,它们有各自的分类,如bipush是常量压入操作数栈,iload是将数组指令索引压入操作数栈,根据操作的数据类型不同还可以分为...

    目录

    常量压栈指令

    局部变量表压栈指令

    操作数栈出栈指令

    通用指令


          上一篇日志里用到的指令如bipush,iload等都是JVM常用的指令,它们有各自的分类,如bipush是常量压入操作数栈,iload是将数组指令索引压入操作数栈,根据操作的数据类型不同还可以分为,i开头的是对integer类型操作指令,f开头是对float类型操作指令。每一条字节码指令由一个字节的助记符加上后面的参数组成,例如sipush  100指令一共占用3个字节,sipush占一字节加上后面的参数占两个字节。这些指令有专门负责类型转换的,运算的指令和存储指令,这篇日志总结下从操作范围,也就是从局部变量表到操作数栈之间数据传递,来分类一些JVM常用的指令。

     

    常量压栈指令

          常量压栈指令作用是将常数压入操作数栈中,大致有push,ldc和const三类,push前面见过了,在一个两数相加的代码中,首先用到bipush指令将两个常量压入操作数栈里,根据数据大小可以使用bipush或sipush,前者可处理的数据范围在-128~127,后者更大在-32768~32767之间。第二种const类指令负责将一些特定的常量压栈,例如iconst_m1将-1压入操作数栈,aconst_null将null压栈,如果想将浮点类型数据压栈,使用fconst_x,x=1,2,3表示分别将1,2,3压栈,同理,lconst_x和dconst_x分别表示将长整型数据和双精度浮点数压栈。第三种ldc类型,它可以将int,String或者float类型数据压入操作数栈,支持的参数长度为8位,如果超出这个长度的数据可以使用ldc_w指令,它的数据支持长度为16位。

     

    局部变量表压栈指令

           这类指令顾名思义就是将局部变量表中的数据压入操作数栈里,还是拿回两数相加的程序看,把两个数进行加法运算前,需要先将它们从局部变量表里拿出压入到操作数栈中,用到的是iload_x指令,x表示的是局部变量表中的第几号位置,和const指令类似,iload前面的i标识的是处理整型数据,所以fload,dload等分别处理的就是单精度浮点数和双精度浮点数。如果是将数组元素进行入栈,使用的是xaload指令,iaload,caload和saload分别表示将数据压入int,char和short数组,来看一个例子:

          代码在Instance()方法中传入两个数组参数,一个是int数组一个是char数组,然后输出里面下标为1的元素。从.class文件里看,首先aload_1指令将数组引用压入栈,然后iconst_1将索引1压入,最后iaload指令将数组arr1[1]压入操作数栈,arr2[1]同理,aload_2指令将char数组入栈,然后iconst_1将索引1入栈,代码中两个数组都是输出下标为1的元素,最后caload指令将char类型数组压入操作数栈中。

     

    操作数栈出栈指令

           操作数栈出栈指令,作用是将操作数栈顶元素弹出,放入到局部变量表中中,完成对局部变量的赋值操作,有xstore_n和xastore两种,后者是对数组进行操作的指令,xstore_n指令中的x代表数据类型,可以是i、l、f、d、s等,n自然就是代表第几号数字了,来看一个例子:

          对两个变量进行赋值,一个是int型局部变量,一个是数组,从字节码指令中可以看到,bipush指令将参数95压栈后,istore_3指令将其弹出,放入到局部变量表第3号位置里。下面对数组的赋值有点不同,iastore指令用来对一个int型数组操作,对一个数组里面元素进行赋值,需要数组引用,索引和赋值参数三部分,首先aload_1将数组引用(arr1[ ])压栈,然后iconst_1将数组索引1压栈(arr1[ 1 ]),最后bipush27压栈,iastore将参数27赋值给局部变量表中的数组arr1[ 1 ]位置。

     

    通用指令

          最后总结的一种常用指令是通用类型的指令,它与前面指令区别的地方在于,和操作的数据类型无关,前面的指令中,不同类型的指令入栈有lconst、fconst、bipush、sipush等,除了明确数据类型外还要指定放入的位置,通用类指令不需要指明数据类型,例如dup复制指令,作用是将栈顶元素复制一次并压入栈顶,同样是数据操作指令,但无需关注当前栈顶元素是什么类型,还有pop指令是将栈顶元素弹出并直接丢弃,来看个例子:

          代码简单生成一个Object对象,并调用ob.toString()方法,从字节码指令看,首先new指令为我们实例化ob对象,此时对象被放在栈顶处,然后dup指令将该对象的引用复制了一份,之后栈中就有两份相同的ob对象引用,为什么需要先复制一份,往下看,invokespecial指令是调用对象的构造方法,此时需要从栈顶中弹出一个ob对象引用,之后astore_3指令将该对象出栈放入局部变量表中,可以看到,一共用到两次该对象的引用,且每次使用都要将其出栈,所以需要dup一份对象引用在栈中。当ob.toString()方法执行完毕后,最后将返回值return到栈顶,使用pop指令将没有其他地方使用到的返回值直接丢弃。

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  • fp出栈 45 58: e12fff1e bx lr 46 47 0000005c <main>: 48 void main(void) 49 { 50 5c: e92d4800 push {fp, lr} ;压栈之后,fp指针指向sp-4的地址 51 60: e28db004 add fp, sp, #4 ;加4之后,fp指针指向栈顶Sp 52 ...

    参考:https://blog.csdn.net/u012874587/article/details/78843940?utm_source=app&app_version=4.8.0
    先看参考文章之后,再过来看可能比较懂,一些基本的东西,上篇文章讲了,这篇文章省略了。
    写这篇文章的目的就是,大部分博客只是将汇编代码贴出来了,而没有进行详细的注释,导致我自己看的时候有很多疑惑,所以写下这篇文章,对一些我有疑惑的地方添加注释
    1、首先得明白栈帧结构,如下图
    在这里插入图片描述
    其中栈指针R11在汇编中一般为fp,sp指向返回地址
    2、C语言代码

     1 int foo(int a, int b, int c, int d)
     2 {
     3     int A,B,C,D;
     4     A = a;
     5     B = b;
     6     C = c;
     7     D = d;
     8 
     9     return 0;
    10 }
    11 void main(void)
    12 {
    13     int a;    
    14     a = foo(1,2,3,4);
    15 }
    

    对应的反汇编代码为

     1 00000000 <_start>:
     2 .text
     3 .global _start
     4 _start:
     5         ldr sp,=4096  ;声明栈空间大小为4096字节
     6    0:    e3a0da01     mov    sp, #4096    ; 0x1000
     7         bl main      ;跳入main函数,进入c世界
     8    4:    eb000014     bl    5c <main>
     9 
    10 00000008 <loop>:
    11 loop:
    12         b loop
    13    8:    eafffffe     b    8 <loop>
    14 
    15 0000000c <foo>:      ;先从main函数看起,再根据跳转,读这部分代码
    16 int foo(int a, int b, int c, int d)
    17 {
    18    c:    e52db004     push    {fp}        ; 保存栈指针压入栈中也就是上图中的R11。地址为sp-4(str fp, [sp, #-4]!)
    19   10:    e28db000     add    fp, sp, #0   ;fp栈指针指向栈顶指针sp
    20   14:    e24dd024     sub    sp, sp, #36    ; 留给栈空间大小为36个字节,具体栈空间分布情况见下图10x24
    21   18:    e50b0018     str    r0, [fp, #-24]
    22   1c:    e50b101c     str    r1, [fp, #-28]
    23   20:    e50b2020     str    r2, [fp, #-32]
    24   24:    e50b3024     str    r3, [fp, #-36]    ; 0x24
    25     int A,B,C,D;
    26     A = a;
    27   28:    e51b3018     ldr    r3, [fp, #-24]
    28   2c:    e50b3014     str    r3, [fp, #-20]
    29     B = b;
    30   30:    e51b301c     ldr    r3, [fp, #-28]
    31   34:    e50b3010     str    r3, [fp, #-16]
    32     C = c;
    33   38:    e51b3020     ldr    r3, [fp, #-32]
    34   3c:    e50b300c     str    r3, [fp, #-12]
    35     D = d;
    36   40:    e51b3024     ldr    r3, [fp, #-36]    ; 0x24
    37   44:    e50b3008     str    r3, [fp, #-8]
    38 
    39     return 0;
    40   48:    e3a03000     mov    r3, #0  
    41 }
    42   4c:    e1a00003     mov    r0, r3  ;一般函数返回都是用R0进行传递
    43   50:    e28bd000     add    sp, fp, #0   ;sp指针重新指向栈顶
    44   54:    e8bd0800     pop    {fp}  ;fp出栈
    45   58:    e12fff1e     bx    lr
    46 
    47 0000005c <main>:
    48 void main(void)
    49 {
    50   5c:    e92d4800     push    {fp, lr}   ;压栈之后,fp指针指向sp-4的地址
    51   60:    e28db004     add    fp, sp, #4  ;4之后,fp指针指向栈顶Sp
    52   64:    e24dd008     sub    sp, sp, #8  ;栈空间大小为8个字节,具体栈分布情况见下图2
    53     int a;    
    54     a = foo(1,2,3,4);
    55   68:    e3a00001     mov    r0, #1
    56   6c:    e3a01002     mov    r1, #2
    57   70:    e3a02003     mov    r2, #3
    58   74:    e3a03004     mov    r3, #4
    59   78:    ebffffe3     bl    c <foo>
    60   7c:    e1a03000     mov    r3, r0
    61   80:    e50b3008     str    r3, [fp, #-8]
    62 }
    63   84:    e24bd004     sub    sp, fp, #4
    64   88:    e8bd4800     pop    {fp, lr}
    65   8c:    e12fff1e     bx    lr
    

    图1
    图2

    展开全文
  • 一、不同类型矩阵变换先后顺序、 二、渲染前不设置单位阵、 三、矩阵的压栈出栈原理分析、 四、矩阵的压栈出栈代码示例、 五、相关资源





    一、不同类型矩阵变换先后顺序



    对 OpenGL 中的 模型视图矩阵进行 缩放 , 旋转 , 平移 操作时 , 先旋转再移动 , 与先移动再旋转 的效果是不同的 ;


    矩阵具有叠加性 , 先移动再旋转 , 与先旋转再移动 , 最终的模型视图矩阵的值是不同的 ;

    举个例子 : 人走路时 , "先向左转 , 然后再走 100 米 " , 与 " 先走 100 米 , 再向左转 " 达到的目的地肯定是不同的 ;


    先旋转后移动代码 :

    		// 渲染场景
    
    		// 设置单位矩阵
    		glLoadIdentity();
    
    		// 矩阵缩放
    		// 缩放的是下面设置的点的坐标
    		// 每个参数都影响 x , y , z 分量
    		//glScalef(2.0f, 2.0f, 1.0f);
    
    		// 矩阵旋转
    		// glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
    		// 第 1 个参数是旋转角度 , 后面三个参数的值代表是否绕该轴旋转 , 
    		// 如果对应值设置为 1 , 则绕该轴旋转 
    		// 这里设置的是绕 z 轴旋转 30 度
    		glRotatef(30.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    
    		// 平移变换 
    		// 设置 xyz 三个方向平移的值
    		glTranslatef(0.0f, -2.0f, 0.0f);
    

    效果 :

    在这里插入图片描述

    先移动后旋转代码 :

    		// 设置单位矩阵
    		glLoadIdentity();
    
    		// 矩阵缩放
    		// 缩放的是下面设置的点的坐标
    		// 每个参数都影响 x , y , z 分量
    		//glScalef(2.0f, 2.0f, 1.0f);
    
    		// 平移变换 
    		// 设置 xyz 三个方向平移的值
    		glTranslatef(0.0f, -2.0f, 0.0f);
    
    		// 矩阵旋转
    		// glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
    		// 第 1 个参数是旋转角度 , 后面三个参数的值代表是否绕该轴旋转 , 
    		// 如果对应值设置为 1 , 则绕该轴旋转 
    		// 这里设置的是绕 z 轴旋转 30 度
    		glRotatef(30.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    

    效果 :

    在这里插入图片描述





    二、渲染前不设置单位阵



    由上面的示例可知 , 矩阵的运算具有叠加性 , 每次矩阵操作前 , 都应该恢复成单位阵后 , 再进行操作 , 否则每次绘制的结果都不一样 ;


    如果将 设置单位矩阵 的代码注释掉 , 此时三角形就会到处乱窜 ,

    		// 设置单位矩阵
    		//glLoadIdentity();
    

    每次的矩阵操作都叠加上一次的矩阵操作 , 最终的结果不可预知 ;

    这里除了设置单位阵之外 , 还可以使用压栈和出栈操作 ;

    矩阵压栈 :

    		// 矩阵压栈 
    		glPushMatrix();
    

    矩阵出栈 :

    		// 矩阵出栈 
    		glPopMatrix();
    




    三、矩阵的压栈和出栈原理分析



    这里引入两个重要的操作 : 矩阵的 压栈 和 出栈 , 这是 OpenGL 固定管线中的重要操作 ;

    显卡栈 : 矩阵在显卡中有一个栈 , 该显卡中的栈可以存储 n n n 个矩阵 ;

    栈顶矩阵 : 栈顶的矩阵是 模型视图 ( ModelView ) 矩阵 , 该矩阵的值是 单位阵 E \rm E E ( 主对角线元素是 1 1 1 , 其它位置都是 0 0 0 ) ;

    矩阵压栈 : 调用 GLPushMatrix 方法进行压栈时 , 会将栈顶的矩阵拷贝一份 , 然后放在栈顶 , 原来的模型视图矩阵 , 就处于栈顶的下方位置 , 即栈内的第二个元素 ;

    矩阵压栈后 , 所有的对于矩阵的操作都是针对栈顶的 矩阵 进行的操作 , 该栈顶矩阵是 模型视图矩阵 的一份拷贝 ;

    矩阵出栈 : 调用 方法进行出栈操作 , 就将已经修改过的 模型视图矩阵 的拷贝弹出栈 , 恢复成原始的 模型视图矩阵 , 此时的模型视图矩阵就是原本的矩阵 , 不再需要在渲染开始的位置 , 设置单位阵了 ;


    矩阵的 压栈 出栈 可以嵌套多层 , 用于绘制复杂的联动模型 ;


    嵌套两层的 压栈 出栈 操作 :

    第一次压栈 : 将 E \rm E E 拷贝一份 , A \rm A A 矩阵 , 放在栈顶 , 对 A \rm A A 矩阵进行一系列操作 ;

    第二次压栈 : 将 A \rm A A 矩阵拷贝一份 , B \rm B B 矩阵 , 放在栈顶 , 对 B \rm B B 矩阵进行一系列操作 ;

    第一次出栈 : 将 B \rm B B 矩阵弹出 , 即从栈顶移出 , 恢复成 A \rm A A 矩阵 ;

    第二次出栈 : 将 A \rm A A 矩阵弹出栈 , 恢复成单位阵 E \rm E E ;





    四、矩阵的压栈和出栈代码示例



    矩阵的压栈和出栈代码示例 :

    	// 只显示正面 , 不显示背面
    	//glEnable(GL_CULL_FACE);
    
    	// 设置顺时针方向 CW : Clock Wind 顺时针方向
    	// 默认是 GL_CCW : Counter Clock Wind 逆时针方向 
    	//glFrontFace(GL_CW);
    
    	// 默认模式, 填充模式 , 如果不设置就默认为填充模式
    	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_FILL);
    
    	// 设置线框模式 
    	// 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成线
    	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_LINE);
    
    	// 设置点模式 
    	// 设置了该模式后 , 之后的所有图形都会变成点
    	//glPolygonMode(GL_FRONT, GL_POINT);
    
    	// 将方形的点变为圆点
    	//glEnable(GL_POINT_SMOOTH);
    	//glEnable(GL_BLEND);
    
        // 主消息循环:
        while (GetMessage(&msg, nullptr, 0, 0))
        {
            if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, &msg))
            {
                TranslateMessage(&msg);
                DispatchMessage(&msg);
            }
    
    		// 渲染场景
    
    		// 设置单位矩阵
    		//glLoadIdentity();
    
    		// 矩阵压栈 
    		glPushMatrix();
    
    		// 矩阵缩放
    		// 缩放的是下面设置的点的坐标
    		// 每个参数都影响 x , y , z 分量
    		//glScalef(2.0f, 2.0f, 1.0f);
    
    		// 平移变换 
    		// 设置 xyz 三个方向平移的值
    		glTranslatef(0.0f, -2.0f, 0.0f);
    
    		// 矩阵旋转
    		// glRotatef (GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z);
    		// 第 1 个参数是旋转角度 , 后面三个参数的值代表是否绕该轴旋转 , 
    		// 如果对应值设置为 1 , 则绕该轴旋转 
    		// 这里设置的是绕 z 轴旋转 30 度
    		glRotatef(30.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    
    		
    		// 清除缓冲区 , 
    		// 使用之前设置的 glClearColor(1.0, 0.0, 0.0, 1.0) 擦除颜色缓冲区
    		// 红色背景
    		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    
            // 设置当前的绘制颜色 , 4 个 unsigned byte 
            // 每个颜色的分量占一个字节
            // 参数数据是 R 红色 G 绿色 B 蓝色 A 透明度
            // 下面设置的含义是白色, 绘制点的时候, 每次都使用白色绘制
            glColor4ub(255, 255, 255, 255);
    
    		// 设置当前点的大小
    		glPointSize(5.0f);
    
    		// 设置线的宽度 
    		glLineWidth(5.0f);
    
            //glBegin(GL_POINTS);	// 绘制点
            //glBegin(GL_LINES);	// 绘制线
    		//glBegin(GL_LINE_STRIP);// 绘制前后连接的点组成的线
            //glBegin(GL_LINE_LOOP); // 绘制前后连接的点组成的线 , 并且收尾相连
            //glBegin(GL_TRIANGLES); // 绘制多个三角形
            //glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP); // 绘制 GL_TRIANGLE_STRIP 三角形
    		//glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);	// 绘制三角形扇
    
    		// 绘制三角形
            glBegin(GL_TRIANGLES);
    
    		// 1. 设置白色 , glVertex3f (GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z)
    		glColor4ub(255, 255, 255, 255);
            glVertex3f(0.0f, 1.0f, -5.0f);
    
    		// 2. 设置绿色 
    		glColor4ub(0, 255, 0, 255);
    		glVertex3f(-1.0f, 0.0f, -5.0f);
    
    		// 3. 设置蓝色
    		glColor4ub(0, 0, 255, 255);
    		glVertex3f(1.0f, 0.0f, -5.0f);
    
            // 绘制三角形结束
            glEnd();
    
    		// 矩阵出栈 
    		glPopMatrix();
    
    		// 将后缓冲区绘制到前台
    		SwapBuffers(dc);
    
        }
    

    最终效果 :

    在这里插入图片描述





    五、相关资源



    GitHub 地址 : https://github.com/han1202012/OpenGL
    ( GitHub 源码始终都会随着后续博客的进度更新覆盖 , 可能没有本博客的相关源码 , 推荐下载博客源码快照 ) ;

    博客源码快照 : https://download.csdn.net/download/han1202012/14901367
    ( 该源码是 Windows 桌面程序 , 使用 Visual Studio 2019 打开 )

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空空如也

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压栈出栈