1 栈的概念及结构

栈：一种特殊的线性表。栈只允许在固定端进行插入和删除操作。进行数据插入和删除操作的一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中的数据元素遵守后进先出LIFO（Last In First Out）的原则。

压栈：栈的插入操作叫做进栈/压栈/入栈，入数据在栈顶。
出栈：栈的删除操作叫做出栈。出数据也在栈顶。

2 栈的实现

栈的实现一般可以使用数组或者链表实现，相对而言顺序结构实现更优一些。因为在尾上插入数据的代价比较小。下面将使用动态数组来实现栈。
需要实现的操作有：栈的创建与销毁，压栈出栈，获取栈顶元素，获取栈中元素个数，栈的判空等。

代码示例：

头文件

#include<stdio.h>
#include<assert.h>// 提供assert函数
#include<stdlib.h>// 提供malloc,realloc等函数
#include<stdbool.h>// 提供bool类型

typedef int STDataType;// 定义栈数据类型
typedef struct Stack
{
	STDataType* arr;// 动态数组
	int top;// 栈顶的下标
	int capacity;// 栈/数组容量
}ST;

//栈的初始化、销毁
void STInit(ST* pst);
void STDestroy(ST* pst);

//入栈、出栈
void STPush(ST* pst, STDataType x);
void STPop(ST* pst);

//获取栈顶数据
STDataType STTop(ST* pst);

//获取数据个数
int STSize(ST* pst);

//判空
bool STEmpty(ST* pst);

源文件

//栈的初始化、销毁
void STInit(ST* pst)
{
	assert(pst);
	pst->arr = NULL;
	pst->top = 0;// 栈顶设置为末尾元素的后一个位置，若直接设为末尾元素则为-1
	pst->capacity = 0;
}
void STDestroy(ST* pst)
{
	assert(pst);
	free(pst->arr);
	pst->arr = NULL;
	pst->top = pst->capacity = 0;
}

//入栈、出栈
void STPush(ST* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//判断是否满栈决定是否扩容
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int newcapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;
		STDataType * tmp = (STDataType*)realloc(pst->arr, newcapacity * sizeof(STDataType));
		if (!tmp)
		{
			perror("STPush::realloc fail!");
			return;
		}
		pst->arr = tmp;
		pst->capacity = newcapacity;
	}
	pst->arr[pst->top++] = x;
}
void STPop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	pst->top--;
}

//获取栈顶数据
STDataType STTop(ST* pst)
{
	assert(pst);
	assert(pst->top > 0);
	return pst->arr[pst->top - 1];
}

//获取数据个数
int STSize(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top;
}

//判空
bool STEmpty(ST* pst)
{
	assert(pst);
	return pst->top == 0;
}

代码分析：
用动态数组实现栈，代码在栈的结构体定义中设计了3个变量，

1. arr是栈数据类型的指针变量，用于记录动态数组；
2. top是整型变量，用于记录栈顶位置；
3. capacity也是整型变量，用于记录动态数组的最大容量。

其中top变量我们需要特别关注一个小问题，即它记录的是最后一个有效元素的下标还是最后一个有效元素后一位置的下标。这虽然是个小问题，但关系到栈的初始化与销毁，以及一系列接口的实现细节。

例如：如果记录的是最后一个有效元素的下标，那么在栈的初始化与销毁时，top的初始值就是-1；如果记录的是最后一个有效元素后一位置的下标，那么top的初始值就是0。

接着是动态数组的扩容问题，代码示例选择在数据入栈时判断是否需要扩容与进行扩容操作，我们当然可以有另外的选择，例如将容量检查操作与扩容操作单独封装为一个模块。