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C语言结构体里只有一个成员,有什么特别意义吗?

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今天看 linux 内核代码时,发现了结构体中只有一个成员的数据结构,事实上,在 linux 内核中,这种结构相当常见。举例如下:

struct rb_root
{
    struct rb_node *rb_node;
};


一开始,我觉得这样无非就是为了方便突出 rb_root 的特异性(虽然它也是一个节点,但是 root 节点),或者方便以后扩展。但今天我的脑海里却灵光一闪,发现采用这种数据结构,其实更方便的点在于:能够避免使用多级指针

在我之前的文章里讨论过,C语言使用指针做参数常常能够提高程序紧凑型,和运行效率。事实上,struct rb_root 数据结构是用于定义红黑树根节点的,红黑树的根节点可能会在某次着色变换中改变,这时如果仅仅使用 struct rb_node 来定义根节点指针,负责“改变”根节点的函数就需要二级指针做参数了。

需要使用二级指针的例子

这样说可能有些懵,我们还是来看实例吧。假设在某个函数中,需要 malloc 一块内存:

char *p = (char*)malloc(10);

使用完毕后,我们应该将其释放,而且应该让 p 指向 NULL,原因我之前的文章解释过。

if(p){
    free(p);
    p = NULL;
}


如果需要频繁的释放 p,每次这么写代码就太繁琐了,那能否定义一个函数完成这两个步骤呢?当然是可以的,请看以下C语言代码:

void my_free(char* p){
    if(p){
        free(p);
        p = NULL;
    }
}
// p != NULL
my_free(p);
// p != NULL

my_free() 函数的确能够释放 p,但是却无法完成将 p 指向 NULL 的操作。原因我的这篇文章已经解释过。若想实现我们的计划,需要借助二级指针才可以,请看如下C语言代码:

void my_free(char** p){
    if(*p){
        free(*p);
        *p = NULL;
    }
}
// p != NULL
my_free(&p);
// p == NULL


使用二级指针的确能够解决问题,但是它也让代码变得不那么直观了,使用起来也不是特别方便,所以可以借助文章一开头提到的那种数据结构。

避免使用二级指针

先来定义数据结构如下,请看C语言代码:

struct PTR
{
     char*   data;
};

之后我们 malloc 和 free 时都使用 PTR 的成员 data,就能避免使用二级指针了,请看下面的C语言代码:

void my_free(struct PTR* ptr)
{
    if(ptr){
        if(ptr->data){
            free(ptr->data);
            ptr->data = NULL;
        }
    }
}

int main()
{
    struct PTR ptr;

    ptr.data = (char*)malloc(10);
    if(NULL==ptr.data)
        exit(110);

    printf("before free, data: %p\n", ptr.data);
    my_free(&ptr);
    printf("after free, data: %p\n", ptr.data);

    return 0;
}


这样我们就避免了使用二级指针,编译C语言程序,执行结果如下:


C语言结构体里只有一个成员,有什么特别意义吗? - 刘冲的博客(https://blog.popkx.com) 原创版权所有,转载请注明出处。
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