C 語言快速導覽 - 自我參考的結構

結構中不能有與自己相同識別字名稱的結構，但可以有指向相同識別字名稱結構的指標，這是說 C 語言可以簡單的利用結構與指標把資料連接起來，形成複雜的資料結構。



如下例定義了一個結構 list ，其中有一個成員宣告為指向 list 的指標

#include <stdio.h>

struct list {
    char *name;
    struct list *nextPtr;
};

typedef struct list List;

int main(void)
{
    List a, b, c, *startPtr;
    
    a.name = "John";
    b.name = "Mary";
    c.name = "Tony";
    
    startPtr = &a;
    a.nextPtr = &b;
    b.nextPtr = &c;
    c.nextPtr = NULL;
    
    while (startPtr != NULL) {
        printf("%s\n", startPtr->name);
        startPtr = startPtr->nextPtr;
    }

    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
    http://pydoing.blogspot.com/
    檔名：structlist.c
    功能：示範自我參考的結構
    作者：張凱慶
    時間：西元2010年4月 */

編譯後執行，結果如下



第 12 行

List a, b, c, *startPtr;

我們分別宣告了三個 List 型態的結構，另外一個指向 List 型態的指標。


接下來從第 14 行到第 16 行

a.name = "John";
b.name = "Mary";
c.name = "Tony";

各自替三個 List 型態結構的成員 name 給值，然後第 18 行

startPtr = &a;

將 a 的位址指派給額外宣告的指標 startPtr ，這是說我們將 a 作為此資料結構的起始點，同時利用額外的指標進行操作。因為從指標可以輕易的取所指向結構的成員，指標也可以當成控制變數，因而使用指標得以容易遊走在資料結構中。


List 型態結構的另一個成員 nextPtr ，便是指向下一筆資料項目的位址。第 19 到第 21 行

a.nextPtr = &b;
b.nextPtr = &c;
c.nextPtr = NULL;

此例中，我們把 a 當成第一筆資料，也就是資料結構的起始項目， b 是第二筆資料， c 為第三筆資料，因此 a 的 nextPtr 指向 b 的位址，而 b 的 nextPtr 指向 c 。由於 c 為最後一筆資料，我們將 c 的 nextPtr 設為 NULL ， NULL 是 C 語言標準函數庫所定義的一個特別的值，代表無效的指標。


第 23 到第 26 行

while (startPtr != NULL) {
    printf("%s\n", startPtr->name);
    startPtr = startPtr->nextPtr;
}

我們使用了一個迴圈，這個迴圈的結束條件為 startPtr 等於 NULL 。此迴圈的任務為印出指標所指向結構的 name 成員，然後把 startPtr 重新指派給所指向結構的 nextPtr 成員。


由於 startPtr 最初的值為 a 的位址，所以第一次進入迴圈會印出 a 的 name 成員，同時 a 的 nextPtr 成員的值會重新指派給 startPtr 。我們之前是將 a 的 nextPtr 設定成 b 的位址，所以第二次進入迴圈時， startPtr 指向的是 b ，之後的動作皆可類推。


這樣的資料結構稱之為鍵結串列 (linked list) ，所有的資料可以分開儲存在不同非連續的記憶體位址。需留意一點，我們用一個簡單的方式說明 C 語言的結構與指標的一般應用，而非建立實際可有效運用的資料結構。

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