在C中访问另一个结构中的结构指针

Question

我有一个类型node，它的指针正在另一个结构中使用，如下所示。

typedef struct element {
    void* data;
    struct element *next;
} node;

typedef struct queue {
    node *tail;
    node *head;
    int num_items;
} queue_t;

我使用以下代码创建了一个空队列，但我不确定是否应该将 head 和 tail 设置为 NULL，因为 temp 还没有指向任何地方。

queue_t *temp;
temp = malloc(sizeof(queue_t));
if (temp == NULL){
return NULL;
}
temp->head = NULL;
temp->tail = NULL;
temp->num_items = 0;

根据我的理解，malloc 只会将临时指向某个地址空间，其大小等于struct queue_t 的大小。地址空间尚不包含有效的队列元素。那么temp->head = NULL; 和temp->tail = NULL; 是怎样的有效语句呢？ 有人可以解释一下为什么会这样吗？

Answer 1

地址空间还没有包含有效的队列元素。

正确，分配的内存只包含一个queue_t

那么 temp->head = NULL 怎么样？和 temp->tail = NULL;有效的陈述？

head 和 tail 不是 struct element 的一部分。 head 和 tail 是 queue_t 的一部分。您已经分配了一个queue_t，因此可以将值分配给head 和tail。在这种情况下，您分配 NULL 值以表明它们尚未指向任何有效的东西。

当您分配node（又名结构元素）时，您会更新head 和tail，例如：

// Add first node
temp->head == malloc(sizeof(node));
temp->tail == temp->head;
if (temp->head == NULL){
    return NULL;
}
temp->num_items = 1;

// Initialize the new node
temp->head->next = NULL;   
temp->head->data = NULL;   

// Note: Adding more node requires more complex code

Answer 2

“有效队列元素”的定义是什么？如果它是“足够的空间来保存队列元素并且保存头和尾指针的位置具有有效值”，那么将它们设置为NULL 使其有效。如果不是，那是什么？

Answer 3

据我了解，malloc 只会将临时点指向某些 地址空间的大小等于struct queue_t的大小。

正确。

地址空间还没有包含有效的队列元素。

不知道你你所说的“有效”是什么意思，但这种说法也是正确的。

那么 temp->head = NULL 怎么样？和 temp->tail = NULL;有效的陈述？

正是这些语句使您分配的空间成为有效的队列元素！

有人能解释一下为什么会这样吗？

您的问题基本上与int i; 之类的声明没有什么不同。您的实现留出一个空间来保存整数。然而，它仍然是无效的，因为你没有给它任何（有意义的）价值。一旦你设置了i = 0; 或i = 42;，你调用i 的空间现在是一个有效的整数。

希望对您有所帮助。

Answer 4

据我了解，malloc 只会将 temp 指向某个地址空间，其大小等于 struct queue_t 的大小。

malloc 函数调用返回一个地址，该地址指向malloc 函数调用参数中指定大小的分配内存的开头（以字节为单位）。分配的内存空间大小将在malloc 的参数中指定。但是，malloc 返回的地址将是该内存空间的开头。因此，您可以使用指向该内存空间的指针安全地访问该内存空间的大小。

地址空间还没有包含有效的队列元素。

C 标准库为指针变量temp 分配了一个有效的内存空间来指向。但是，存储在该内存空间中的值可能是垃圾。因此，指向node 和num_items 数据成员的指针在queue_t 中分配了一些有效内存空间可能具有垃圾值。例如，为queue_t分配内存后，可以尝试使用printf函数打印num_items的值。

queue_t *temp = malloc(sizeof(queue_t));
if (temp == NULL){
    return NULL;
}
printf("The value of num_items: %d\n", temp->num_items);

上面的例子可以打印任何垃圾值。因为，C language 没有构造函数来初始化新创建的变量，所以你应该用一些稳定的值来初始化你创建的每个变量。

您还可以使用calloc 函数调用，该函数在分配内存空间后还将分配的内存设置为zero。

那么 temp->head = NULL 怎么样？和 temp->tail = NULL;有效的陈述？

内存由malloc 分配，其中可能包含任何垃圾值。 queue_t 的数据成员共享该内存空间。由于内存空间可能包含垃圾数据，因此数据成员将包含任何随机垃圾数据。这就是为什么将malloc 分配的结构的data members 初始化为一些稳定值的好方法。这就是你在你的程序中所做的。

其实temp的数据成员head和tail应该指向node类型变量的地址。 malloc 调用分配了pointer variables。这些指针变量可以指向node 类型的任何变量（或存储node 类型变量的地址）。但是您还没有分配任何node 变量并且您不想创建dangling pointer。因此，您应该使用NULL 初始化这些pointer variables。

您的程序应如下所示：

queue_t *temp;
temp = malloc(sizeof(queue_t));
if (temp == NULL){
    return NULL;
}
temp->head = NULL;
temp->tail = NULL;
temp->num_items = 0;

//Allocate some node
node *n = malloc(sizeof(node));
int data = 1;
n->data=&data;
n->next=NULL;
temp->head=n;
temp->tail=n;
temp->num_items=1;