结构体的嵌套问题

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结构体的自引用(self reference),就是在结构体内部,包含指向自身类型结构体的指针。

结构体的相互引用(mutual reference),就是说在多个结构体中,都包含指向其他结构体的指针。

1. 自引用结构体

1.1 不使用typedef时

错误的方式:

struct  tag_1

{
    struct tag_1 A;  
    int value;
};

        这种声明是错误的,因为这种声明实际上是一个无限循环,成员b是一个结构体,b的内部还会有成员是结构体,依次下去,无线循环。在分配内存的时候,由于无限嵌套,也无法确定这个结构体的长度,所以这种方式是非法的。

 

正确的方式: (使用指针

struct  tag_1

{
    struct tag_1 *A; 
    int value;
};

        由于指针的长度是确定的(在32位机器上指针长度为4),所以编译器能够确定该结构体的长度。

1.2 使用typedef 时

错误的方式:

typedef struct 

{
    int value;
    NODE *link; 
} NODE;

这里的目的是使用typedef为结构体创建一个别名NODEP。但是这里是错误的,因为类型名的作用域是从语句的结尾开始,而在结构体内部是不能使用的,因为还没定义。

正确的方式:有三种,差别不大,使用哪种都可以。


typedef struct tag_1

{
    int value;
    struct tag_1 *link; 
} NODE;



struct tag_2;
typedef struct tag_2 NODE;
struct tag_2

{
    int value;
    NODE *link;   
};



struct tag_3

{
    int value;
    struct tag_3 *link; 
};
typedef struct tag_3 NODE;

 

 

2. 相互引用 结构体

错误的方式:

typedef  struct  tag_a

{
    int value;
    B *bp; 
} A;


typedef  struct  tag_b

{
    int value;
    A *ap;
} B;

       错误的原因和上面一样,这里类型B在定义之前 就被使用。

正确的方式:(使用“不完全声明”)

struct  tag_a

{
    struct  tag_b  *bp; 
    int value;
};


struct tag_b

{
    struct  tag_a  *ap;
    int value;
};
typedef  struct tag_a  A;
typedef  struct tag_b  B;



struct  tag_a;  
struct  tag_b;
typedef  struct  tag_a  A;
typedef  struct  tag_b  B;
struct  tag_a

{
    struct  tag_b  *bp; 
    int  value;
};
struct  tag_b

{
    struct  tag_a  *ap;
    int  value;
};

 

 

嵌套结构体时应注意:

结构体的自引用中,如下这种情况是非法的
struct  s_ref 

{
 int  a;
 struct s_ref b;
 char c;
};
因为结构体内部又包含自身结构体类型b,这个长度不能确定,只能向下再查找,又包含自身结构体类型b,又再向下查找,如此循环,类似于永无出口的递归调用,是非法的。

但很多时候,的确需要使用到自引用,有个技巧,如下:
struct s_ref 

{
 int a;
 struct s_ref *b;  //注意这句与上面相同位置的区别
 char c;
};
这是合法的,因为此处是定义了一个指向结构体的指针,指针的大小在具体的机器平台和编译器环境中都是已知的(即使不同的平台环境的定义不完全相同)。所以不会导致上述的递归死循环。是合法和可行的。但是要提醒的是:这个指针看似指向自身,其实不是,而是指向同一类型的不同结构。
链表和树的数据结构就都使用到此技巧。自身的结构体指针指向下一节点或者下一子树的地址。

这里有一种情况值得注意:
typedef struct {   //这里是结构体类型定义
 int a;
 s_ref *b;  //注意这句引用了结构体类型名
 char c;
}s_ref ;
这个结构体类型定义是为了定义类型名s_ref,但却失败了。因为结构体中就引用了结构类型名,而此时还没定义类型名。
可以改为如下:
typedef struct s_ref_t{   //这里是结构体类型定义和结构体标签
 int a;
 struct s_ref_t *b;  //注意这句与上面相同位置的区别,使用了标签
 char c;
}s_ref ;
这里将运行良好。

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