Стек и структура данных

Полный ответ потребует долгого, долгого, долгого ответа. И это может превратиться в примеры, основанные на мнениях (что непопулярно/запрещено в SO. Но ниже я написал некоторые из многих вещей, которые вам следует учитывать впервые.

Вы смешиваете две несвязанные вещи. Использование структуры (struct) не мешает вам сделать стек глобальной переменной. Отсутствие структуры не мешает вам использовать локальный стек.

int stack_data[N];     // Global stack
int stack_size = 0;    // without a struct

struct stack {
    int data[N];
    int size;
};
struct stack stack = {0};   // Global stack using struct

void foo(void) {
    int foo_stack_data[N];     // Local stack
    int foo_stack_index = -1;  // without a struct
    ...
    ...
}

void bar(void) {
    struct stack bar_stack = {0};  // Local stack using struct
    ...
    ...
}

Есть несколько причин для использования struct. Сбор тесно связанных переменных, таких как «данные стека» и «размер стека», в struct во многих случаях облегчит чтение и поддержку вашего кода.

В качестве примера предположим, что вашей программе требуется 100 стеков. Без struct вам понадобится 2 * 100 = 200 строк кода. С struct stack вам понадобится всего 100 строк (плюс 4 для определения). И ситуация будет только ухудшаться по мере увеличения количества переменных, связанных со структурой данных.

И если вам нужен динамически выделенный стек, один вызов malloc будет работать с использованием struct, тогда как вам понадобятся 2 вызова malloc без struct.

Глобальные переменные.... хммм, бывают ситуации, когда (несколько) глобальных переменных имеют смысл. Но широкое использование глобальных переменных (почти) всегда приводит к путанице. Хорошее правило — избегать глобальных переменных, если у вас нет очень веских аргументов.

Посмотри на это:

int stack_data[N];     // Global stack
int stack_size = 0;    // without a struct

void push(int value) {
    // error check omitted
    stack_data[stack_size] = value;
    stack_size = stack_size + 1;
}

void bar(void) {
    push(42);
}

Что ж... это сработает. Но... что, если мне нужно две стопки или 8 стопок? Должен ли я тогда написать 8-ю версию функции push? Мне это не кажется забавным...

Итак, я делаю:

void push(int value, int* d, int* sz) {
    // error check omitted
    d[*sz] = value;
    *sz = *sz + 1;
}

void bar(void) {
    push(42, stack_data, &stack_size);
    push(65, another_stack_data, &another_stack_size);
}

Передача переменной, связанной со стеком, позволяет мне иметь несколько стеков.

Но мне пришлось передать и данные, и размер. Два аргумента. А что, если мне нужно 5 переменных для описания моей структуры данных... тогда мне придется передать 5 аргументов. Помимо всего набора текста, это также могло бы ухудшить производительность.

Используя метод struct, я мог бы использовать один аргумент, то есть указатель на переменную struct:

void push(int value, struct stack *s) {
    // error check omitted
    s->data[s->size] = value;
    s->size = s->size + 1;
}

void bar(void) {
    struct stack stack1 = {0};
    push(42, &stack1);
    struct stack stack2 = {0};
    push(65, &stack2);
    ...
}